JP7263536B2 - Inorganic solid electrolyte-containing composition, all-solid secondary battery sheet and all-solid secondary battery, and method for producing all-solid secondary battery sheet and all-solid secondary battery - Google Patents

Inorganic solid electrolyte-containing composition, all-solid secondary battery sheet and all-solid secondary battery, and method for producing all-solid secondary battery sheet and all-solid secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composition containing an inorganic solid electrolyte, an all-solid secondary battery sheet and an all-solid secondary battery, and a method for producing an all-solid secondary battery sheet and an all-solid secondary battery.

全固体二次電池は負極、電解質、正極の全てが固体からなり、有機電解液を用いた電池の課題とされる安全性及び信頼性を大きく改善することができる。また長寿命化も可能になるとされる。更に、全固体二次電池は、電極と電解質を直接並べて直列に配した構造とすることができる。そのため、有機電解液を用いた二次電池に比べて高エネルギー密度化が可能となり、電気自動車又は大型蓄電池等への応用が期待されている。 An all-solid secondary battery consists of a negative electrode, an electrolyte, and a positive electrode, all of which are solid, and can greatly improve safety and reliability, which are problems of batteries using an organic electrolyte. In addition, it is said that it will be possible to extend the service life. Furthermore, the all-solid secondary battery can have a structure in which the electrodes and the electrolyte are directly arranged in series. Therefore, it is possible to achieve a higher energy density than a secondary battery using an organic electrolyte, and it is expected to be applied to electric vehicles, large storage batteries, and the like.

このような全固体二次電池において、構成層(無機固体電解質層、負極活物質層、正極活物質層等)のいずれかの層を、無機固体電解質又は活物質と、ブロックポリマーからなるバインダー(結着剤)とを含有する材料(構成層形成材料)で形成する技術が種々提案されている。例えば、特許文献1には、ブロックポリマーと、周期律表第1族または第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する無機固体電解質とを含有する固体電解質組成物であって、ブロックポリマーが少なくとも1種の特定の官能基を有する繰り返し単位からなるブロック鎖を少なくとも1種含む、固体電解質組成物が記載されている。また、特許文献2には、有機概念図を指針とした無機性対有機性の比が0以上0.3未満のセグメントAと0.35以上10未満のセグメントBとから構成されてなるブロックポリマー、固体電解質材料及び溶媒を含む固体電解質スラリーが記載されている。更に特許文献3には、ハロゲン原子を含まず、かつ主鎖に不飽和結合を含まないブロック鎖コポリマーを含む二次電池電極用バインダー、及び電極活性物質を含有するスラリーが記載されている。特許文献4には、酸成分を有するビニルモノマーの構造単位を含むセグメントA、及び(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマーの構造単位を含むセグメントBを有するブロック鎖コポリマーを含む二次電池電極用バインダー、及び電極活物質を含有するスラリーが記載されている。 In such an all-solid secondary battery, any layer of the constituent layers (inorganic solid electrolyte layer, negative electrode active material layer, positive electrode active material layer, etc.) is combined with an inorganic solid electrolyte or active material and a binder made of a block polymer ( A variety of techniques have been proposed for forming with a material (constituent layer forming material) containing a binder). For example, Patent Document 1 discloses a solid electrolyte composition containing a block polymer and an inorganic solid electrolyte having ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, wherein the block polymer is A solid electrolyte composition is described comprising at least one block chain consisting of repeating units having at least one specific functional group. Further, in Patent Document 2, a block polymer composed of a segment A having an inorganic to organic ratio of 0 or more and less than 0.3 and a segment B having a ratio of 0.35 or more and less than 10 based on an organic conceptual diagram , a solid electrolyte slurry comprising a solid electrolyte material and a solvent is described. Furthermore, Patent Document 3 describes a slurry containing a secondary battery electrode binder containing a block chain copolymer containing no halogen atoms and no unsaturated bonds in the main chain, and an electrode active material. Patent Document 4 discloses a secondary battery electrode binder containing a block chain copolymer having a segment A containing a structural unit of a vinyl monomer having an acid component and a segment B containing a structural unit of a (meth)acrylic acid alkyl ester monomer, and slurries containing electrode active materials are described.

国際公開第2017/030154号WO2017/030154 特開2011-054439号公報JP 2011-054439 A 国際公開第2011/037254号WO2011/037254 特開2012-204303号公報JP 2012-204303 A

固体粒子材(無機固体電解質、活物質、導電助剤等)で形成した、全固体二次電池の構成層においては、一般に、固体粒子材(単に固体粒子ともいう。)同士の界面接触状態(結着状態)が十分ではない。これが十分ではないと、固体粒子間の界面抵抗、ひいては全固体二次電池の電気抵抗の上昇を招く。
固体粒子間の界面接触状態は固体粒子に対してバインダーを併用することにより改善することができる。しかし、近年、電気自動車の高性能化、実用化等の研究開発が急速に進行し、全固体二次電池に求められる電池性能に対する要求が一層高くなっている。このような近年の要求に対して、上記特許文献2~4に記載のバインダーでは応えることができない。例えば、特許文献1に記載のバインダーは、固体粒子の分散安定性を改善できるとされているが、近年の要求に十分に応えるには更なる改善の余地がある。
Generally, in the constituent layers of an all-solid secondary battery formed of solid particulate materials (inorganic solid electrolytes, active materials, conductive aids, etc.), interfacial contact between solid particulate materials (also simply referred to as solid particles) ( binding state) is not sufficient. If this is not sufficient, the interfacial resistance between solid particles, and eventually the electrical resistance of the all-solid secondary battery will increase.
The interfacial contact between solid particles can be improved by using a binder together with the solid particles. However, in recent years, research and development for improving the performance and commercialization of electric vehicles has progressed rapidly, and the demand for battery performance required for all-solid secondary batteries has become even higher. The binders described in Patent Documents 2 to 4 cannot meet such recent demands. For example, the binder described in Patent Document 1 is said to be capable of improving the dispersion stability of solid particles, but there is still room for further improvement in order to fully meet recent demands.

本発明は、分散媒に対する固体粒子の分散安定性を高めて、固体粒子間の界面抵抗の上昇を抑制した構成層を実現できる無機固体電解質含有組成物を提供することを課題とする。また、本発明は、この無機固体電解質含有組成物を用いた、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an inorganic solid electrolyte-containing composition capable of increasing the dispersion stability of solid particles in a dispersion medium and realizing a constituent layer in which an increase in interfacial resistance between solid particles is suppressed. The present invention also provides a sheet for an all-solid secondary battery and an all-solid secondary battery, and a method for producing an all-solid secondary battery sheet and an all-solid secondary battery using this inorganic solid electrolyte-containing composition. The task is to provide

本発明者らは、種々検討を重ねた結果、無機固体電解質含有組成物において、無機固体電解質等の固体粒子に対して併用されるバインダーを、末端ブロック鎖として特定の構成成分を有する、CLogP値が2以上となるブロック鎖を導入し、かつ、この末端ブロック鎖に隣接するブロック鎖としてCLogP値が1以下となるブロック鎖を導入したブロックポリマーで特定の大きさの粒子状に形成することにより、無機固体電解質の分散安定性を更に高めることができ、構成層中における固体粒子間の界面抵抗の上昇を抑制できることを見出した。本発明はこれらの知見に基づき更に検討を重ね、完成されるに至ったものである。 As a result of various investigations, the present inventors have found that, in an inorganic solid electrolyte-containing composition, a binder used in combination with solid particles such as an inorganic solid electrolyte has a specific component as a terminal block chain, a CLogP value is 2 or more, and a block chain having a CLogP value of 1 or less is introduced as a block chain adjacent to the terminal block chain, and the block polymer is formed into particles of a specific size. It has been found that the dispersion stability of the inorganic solid electrolyte can be further enhanced, and an increase in interfacial resistance between solid particles in the constituent layers can be suppressed. The present invention has been completed through further studies based on these findings.

すなわち、上記の課題は以下の手段により解決された。
<1>周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する無機固体電解質と、平均粒径が10nm以上1,000nm以下のバインダー粒子と、分散媒とを含有する無機固体電解質含有組成物であって、
バインダー粒子がブロックポリマーを含んで構成され、
ブロックポリマーが、下記式(1)で表される構成成分を有する、CLogP値が2以上である末端ブロック鎖を少なくとも1つ有し、かつCLogP値が1以下であるブロック鎖を末端ブロック鎖に隣接して有するブロック重合鎖を含む、無機固体電解質含有組成物。

Figure 0007263536000001
式(1)中、Raは、水素原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ハロゲン原子又は炭素数1~6のアルキル基を示す。Rbは炭素数3以上の、直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基を示す。That is, the above problems have been solved by the following means.
<1> An inorganic solid electrolyte having ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, binder particles having an average particle size of 10 nm or more and 1,000 nm or less, and a dispersion medium. A composition containing a solid electrolyte,
Binder particles containing a block polymer,
The block polymer has at least one terminal block chain having a CLogP value of 2 or more, which has a component represented by the following formula (1), and a block chain having a CLogP value of 1 or less as the terminal block chain An inorganic solid electrolyte-containing composition comprising adjacent block polymer chains.
Figure 0007263536000001
In formula (1), Ra represents a hydrogen atom, a hydroxy group, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Rb represents a linear or branched alkyl group having 3 or more carbon atoms.

<2>末端ブロック鎖が少なくとも2種の構成成分を含む、<1>に記載の無機固体電解質含有組成物。
<3>ブロックポリマーが下記式(2)で表される、<1>又は<2>に記載の無機固体電解質含有組成物。

A-B 式(2)

式(2)中、Aは末端ブロック鎖を示し、BはCLogP値が1以下であるブロック鎖を示す。
<4>ブロックポリマーが下記式(3)で表される、<1>又は<2>に記載の無機固体電解質含有組成物。

Figure 0007263536000002
式(3)中、Rcは、水素原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ハロゲン原子又は炭素数1~6のアルキル基を示す。Xは2価の連結基を示す。Cは上記ブロック重合鎖を示す。DはCLogP値が1以下の構成成分を示す。<2> The inorganic solid electrolyte-containing composition according to <1>, wherein the end-blocked chain contains at least two components.
<3> The inorganic solid electrolyte-containing composition according to <1> or <2>, wherein the block polymer is represented by the following formula (2).

AB formula (2)

In formula (2), A indicates an end-blocked chain, and B indicates a blocked chain with a CLogP value of 1 or less.
<4> The inorganic solid electrolyte-containing composition according to <1> or <2>, wherein the block polymer is represented by the following formula (3).
Figure 0007263536000002
In formula (3), Rc represents a hydrogen atom, a hydroxy group, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. X represents a divalent linking group. C represents the block polymer chain. D indicates a component with a CLogP value of 1 or less.

<5>Xが、炭素数1~6のアルキレン基、酸素原子、シアノ基、カルボニル基又はこれらを組み合わせた基であって、構成原子数が1~35個の連結基である、<4>に記載の無機固体電解質含有組成物。
<6>ブロック重合鎖中における、末端ブロック鎖の含有量が35モル%以下であり、CLogP値が1以下であるブロック鎖の含有量が65モル%以上である、<3>に記載の無機固体電解質含有組成物。
<7>バインダー粒子の平均粒径が50~250nmである、<1>~<6>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<8>Rbとして採りうるアルキル基の炭素数が8以上である、<1>~<7>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<9>末端ブロック鎖のCLogP値が3.5以上である、<1>~<8>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<10>CLogP値が1以下であるブロック鎖のCLogP値が0.7以下である、<1>~<9>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<11>CLogP値が1以下であるブロック鎖が(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸エステル化合物に由来する構成成分を含む、<1>~<10>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<12>CLogP値が1以下であるブロック鎖が下記官能基群Gから選択される官能基を有する、<1>~<11>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<官能基群G>
ヒドロキシ基、メルカプト基、カルボキシ基、リン酸基、アミノ基、シアノ基、イソシアネート基、アミド基、ウレア基、ウレタン基、イミド基、イソシアヌレート基
<13>活物質を含有する、<1>~<12>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<14>導電助剤を含有する、<1>~<13>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<15>無機固体電解質が硫化物系無機固体電解質である、<1>~<14>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物。
<16>上記<1>~<15>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物で構成した層を有する全固体二次電池用シート。
<17>正極活物質層と固体電解質層と負極活物質層とをこの順で具備する全固体二次電池であって、
正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層の少なくとも1つの層が、<1>~<15>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物で構成した層である、全固体二次電池。
<18>上記<1>~<15>のいずれか1つに記載の無機固体電解質含有組成物を製膜する、全固体二次電池用シートの製造方法。
<19>上記<18>に記載の製造方法を経て全固体二次電池を製造する、全固体二次電池の製造方法。
<5> X is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an oxygen atom, a cyano group, a carbonyl group, or a group combining these, and is a linking group having 1 to 35 constituent atoms, <4> The inorganic solid electrolyte-containing composition according to .
<6> The inorganic according to <3>, wherein the content of terminal block chains in the block polymer chains is 35 mol% or less, and the content of block chains having a CLogP value of 1 or less is 65 mol% or more. A composition containing a solid electrolyte.
<7> The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of <1> to <6>, wherein the binder particles have an average particle size of 50 to 250 nm.
<8> The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of <1> to <7>, wherein the alkyl group that can be taken as Rb has 8 or more carbon atoms.
<9> The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of <1> to <8>, wherein the terminal block chain has a CLogP value of 3.5 or more.
<10> The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of <1> to <9>, wherein the block chain having a CLogP value of 1 or less has a CLogP value of 0.7 or less.
<11> The inorganic according to any one of <1> to <10>, wherein the block chain having a CLogP value of 1 or less includes a component derived from (meth)acrylic acid or a (meth)acrylic acid ester compound. A composition containing a solid electrolyte.
<12> The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of <1> to <11>, wherein the block chain having a CLogP value of 1 or less has a functional group selected from the following functional group group G.
<Functional group group G>
Hydroxy group, mercapto group, carboxy group, phosphoric acid group, amino group, cyano group, isocyanate group, amide group, urea group, urethane group, imide group, isocyanurate group <13> containing active material, <1> ~ The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of <12>.
<14> The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of <1> to <13>, which contains a conductive aid.
<15> The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of <1> to <14>, wherein the inorganic solid electrolyte is a sulfide-based inorganic solid electrolyte.
<16> A sheet for an all-solid secondary battery, having a layer composed of the inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of <1> to <15> above.
<17> An all-solid secondary battery comprising a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer and a negative electrode active material layer in this order,
At least one layer of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer is a layer composed of the inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of <1> to <15>, all-solid secondary battery.
<18> A method for producing a sheet for an all-solid secondary battery, comprising forming a film from the inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of <1> to <15> above.
<19> A method for manufacturing an all-solid secondary battery, comprising manufacturing an all-solid secondary battery through the manufacturing method according to <18> above.

本発明は、分散安定性に優れ、固体粒子間の界面抵抗の上昇を抑制した構成層を実現できる無機固体電解質含有組成物を提供できる。また、本発明は、この無機固体電解質含有組成物で構成した層を有する、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池を提供できる。更に、本発明は、この無機固体電解質含有組成物を用いた、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法を提供できる。
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide an inorganic solid electrolyte-containing composition that is excellent in dispersion stability and capable of realizing a constituent layer that suppresses an increase in interfacial resistance between solid particles. Moreover, the present invention can provide a sheet for an all-solid secondary battery and an all-solid secondary battery having a layer composed of this inorganic solid electrolyte-containing composition. Furthermore, the present invention can provide a sheet for an all-solid secondary battery and a method for producing an all-solid secondary battery using this inorganic solid electrolyte-containing composition.
The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description, with appropriate reference to the accompanying drawings.

本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池を模式化して示す縦断面図である。1 is a vertical cross-sectional view schematically showing an all-solid secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention; FIG. 図2は実施例で作製したコイン型全固体二次電池を模式的に示す縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view schematically showing a coin-type all-solid-state secondary battery produced in Examples.

本発明において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本発明において化合物の表示(例えば、化合物と末尾に付して呼ぶとき)については、この化合物そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。また、本発明の効果を損なわない範囲で、置換基を導入するなど一部を変化させた誘導体を含む意味である。
本発明において、(メタ)アクリルとは、アクリル及びメタアクリルの一方又は両方を意味する。(メタ)アクリレートについても同様である。
本発明において、置換又は無置換を明記していない置換基、連結基等(以下、置換基等という。)については、その基に適宜の置換基を有していてもよい意味である。よって、本発明において、単に、YYY基と記載されている場合であっても、このYYY基は、置換基を有しない態様に加えて、更に置換基を有する態様も包含する。これは置換又は無置換を明記していない化合物についても同義である。好ましい置換基としては、例えば後述する置換基Zが挙げられる。
本発明において、特定の符号で示された置換基等が複数あるとき、又は複数の置換基等を同時若しくは択一的に規定するときには、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよいことを意味する。また、特に断らない場合であっても、複数の置換基等が隣接するときにはそれらが互いに連結したり縮環したりして環を形成していてもよい意味である。
本発明において、ポリマーは、重合体を意味するが、いわゆる高分子化合物と同義である。また、ポリマーバインダー(単にバインダーともいう。)は、ポリマーで構成されたバインダーを意味し、ポリマーそのもの、及びポリマーを含んで形成されたバインダーを包含する。
In the present invention, a numerical range represented by "to" means a range including the numerical values before and after "to" as lower and upper limits.
In the present invention, the expression of a compound (for example, when it is called with a compound at the end) is used to mean the compound itself, its salt, and its ion. In addition, it is meant to include derivatives in which a part is changed, such as by introducing a substituent, within a range that does not impair the effects of the present invention.
In the present invention, (meth)acryl means one or both of acryl and methacryl. The same is true for (meth)acrylates.
In the present invention, substituents, linking groups, etc. (hereinafter referred to as substituents, etc.) for which substitution or non-substitution is not specified are intended to mean that the group may have an appropriate substituent. Therefore, in the present invention, even when the YYY group is simply described, this YYY group includes not only the embodiment having no substituent but also the embodiment having a substituent. This also applies to compounds that are not specified as substituted or unsubstituted. Preferred substituents include, for example, substituent Z described later.
In the present invention, when there are a plurality of substituents, etc. indicated by a specific code, or when a plurality of substituents, etc. are defined simultaneously or alternatively, the respective substituents, etc. may be the same or different from each other. means that Further, even if not otherwise specified, when a plurality of substituents and the like are adjacent to each other, they may be connected to each other or condensed to form a ring.
In the present invention, a polymer means a polymer, and is synonymous with a so-called high molecular compound. A polymer binder (also simply referred to as a binder) means a binder composed of a polymer, and includes a polymer itself and a binder formed by containing a polymer.

[無機固体電解質含有組成物]
本発明の無機固体電解質含有組成物は、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する無機固体電解質と、平均粒径が10nm以上1,000nm以下のバインダー粒子と、分散媒とを含有する。この無機固体電解質含有組成物が含有するバインダー粒子は、後述する式(1)で表される構成成分を有する、CLogP値が2以上である末端ブロック鎖を少なくとも1つ有し、かつCLogP値が1以下であるブロック鎖を末端ブロック鎖に隣接して有するブロック重合鎖を含むブロックポリマーを含んで、上記範囲の大きさを持つ粒子状に、構成されている。
このバインダー粒子は、無機固体電解質含有組成物中において、固体粒子を分散媒中に分散させる機能を有し、固体粒子の分散安定性の向上に寄与すると考えられる。このバインダー粒子は、無機固体電解質含有組成物(分散媒)中に(固体状態で)分散していることが好ましいが、本発明の効果を損なわない範囲でその一部が分散媒に溶解していてもよい。本発明の無機固体電解質含有組成物は、無機固体電解質が分散媒中に分散したスラリーであることが好ましい。
本発明の無機固体電解質含有組成物が含有するバインダー粒子は、少なくとも無機固体電解質含有組成物で形成した層中において、無機固体電解質(更には、共存しうる、活物質、導電助剤)等の固体粒子同士(例えば、無機固体電解質同士、無機固体電解質と活物物質、活物質同士)を結着させる結着剤として、機能する。更には、集電体と固体粒子とを結着させる結着剤として機能することもある。なお、本発明の無機固体電解質含有組成物が含有するバインダー粒子は、無機固体電解質含有組成物中において、固体粒子同士を結着させる機能を有していてもいなくてもよい。
[Inorganic solid electrolyte-containing composition]
The inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention comprises an inorganic solid electrolyte having ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and binder particles having an average particle size of 10 nm or more and 1,000 nm or less. , and a dispersion medium. The binder particles contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition have at least one terminal block chain having a CLogP value of 2 or more, which has a component represented by the formula (1) described later, and a CLogP value of Comprising a block polymer comprising a block polymer chain having no more than one block chain adjacent to a terminal block chain, it is configured in particulate form having a size within the above range.
The binder particles have a function of dispersing the solid particles in the dispersion medium in the inorganic solid electrolyte-containing composition, and are considered to contribute to the improvement of the dispersion stability of the solid particles. The binder particles are preferably dispersed (in a solid state) in the inorganic solid electrolyte-containing composition (dispersion medium). may The inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention is preferably slurry in which an inorganic solid electrolyte is dispersed in a dispersion medium.
The binder particles contained in the composition containing an inorganic solid electrolyte of the present invention contain an inorganic solid electrolyte (and active materials and conductive aids that can coexist), etc., at least in the layer formed from the composition containing an inorganic solid electrolyte. It functions as a binder that binds solid particles together (for example, inorganic solid electrolytes together, inorganic solid electrolytes and active materials, active materials together). Furthermore, it may function as a binder that binds the current collector and the solid particles together. The binder particles contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention may or may not have the function of binding solid particles together in the inorganic solid electrolyte-containing composition.

本発明の無機固体電解質含有組成物は、固体粒子間の界面抵抗の上昇を抑制した構成層を形成できる。そのため、本発明の無機固体電解質含有組成物を構成層形成材料として用いることにより、低抵抗の構成層を有する全固体二次電池用シート、更には全固体二次電池を実現できる。 The inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention can form a constituent layer in which an increase in interfacial resistance between solid particles is suppressed. Therefore, by using the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention as a constituent layer-forming material, it is possible to realize an all-solid secondary battery sheet having a low-resistance constituent layer, and further an all-solid secondary battery.

その理由の詳細はまだ明らかではないが、次のように考えられる。
すなわち、バインダー粒子は、無機固体電解質含有組成物(分散媒)中で、それを構成するブロックポリマーのCLogP値が1以下であるブロック鎖が(又はこのブロック鎖同士が集合して)コア部分を形成し、このコア部分から末端ブロック鎖が伸びた特定の大きさの粒子を形成していると考えられる。そのため、分散媒に対して高い分散安定性を示す。
無機固体電解質含有組成物中においては、このバインダー粒子は、その上記粒子形状及び大きさを損なうことなく、コア部分が固体粒子の表面に部分的に、しかも強固に吸着していると考えられる。そのため、バインダー粒子が吸着した固体粒子は末端ブロック鎖により分散媒に対する分散性が高められて、経時による再凝集若しくは沈降等が抑えられる(分散安定性が改善される)。その結果、この無機固体電解質含有組成物で形成される構成層中の固体粒子同士の接触状態(強固な結着状態)を維持しつつも接触状態のバラツキを抑えることができ、固体粒子間の界面抵抗、更には構成層の抵抗の上昇を抑制できる。
Although the details of the reason are not clear yet, it is considered as follows.
That is, in the binder particles, in the inorganic solid electrolyte-containing composition (dispersion medium), the block chain having a CLogP value of 1 or less of the block polymer constituting it (or these block chains aggregate) forms a core portion. It is thought to form particles of a specific size with endblocked chains extending from this core portion. Therefore, it exhibits high dispersion stability in a dispersion medium.
In the inorganic solid electrolyte-containing composition, the core portion of the binder particles is thought to be partially and strongly adsorbed to the surfaces of the solid particles without impairing the particle shape and size. Therefore, the solid particles to which the binder particles are adsorbed are enhanced in dispersibility in the dispersion medium by the terminal block chains, and reaggregation or sedimentation over time is suppressed (dispersion stability is improved). As a result, it is possible to maintain the contact state (strong bonding state) between the solid particles in the constituent layer formed of the inorganic solid electrolyte-containing composition while suppressing variations in the contact state. It is possible to suppress an increase in the interfacial resistance and further the resistance of the constituent layers.

本発明の無機固体電解質含有組成物は、全固体二次電池用シート(全固体二次電池用電極シートを含む。)又は全固体二次電池の、固体電解質層又は活物質層の形成材料(構成層形成材料)として好ましく用いることができる。 The inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention is a sheet for an all-solid secondary battery (including an electrode sheet for an all-solid secondary battery) or a material for forming a solid electrolyte layer or an active material layer of an all-solid secondary battery ( It can be preferably used as a constituent layer forming material).

本発明の無機固体電解質含有組成物は非水系組成物であることが好ましい。本発明において、非水系組成物とは、水分を含有しない態様に加えて、含水率(水分含有量ともいう。)が好ましくは500ppm以下である形態をも包含する。非水系組成物において、含水率は、200ppm以下であることがより好ましく、100ppm以下であることが更に好ましく、50ppm以下であることが特に好ましい。無機固体電解質含有組成物が非水系組成物であると、無機固体電解質の劣化を抑制することができる。含水量は、無機固体電解質含有組成物中に含有している水の量(無機固体電解質含有組成物に対する質量割合)を示し、具体的には、0.02μmのメンブレンフィルターでろ過し、カールフィッシャー滴定を用いて測定された値とする。 The inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention is preferably a non-aqueous composition. In the present invention, the non-aqueous composition includes not only a form containing no water but also a form having a water content (also referred to as water content) of preferably 500 ppm or less. In the non-aqueous composition, the water content is more preferably 200 ppm or less, still more preferably 100 ppm or less, and particularly preferably 50 ppm or less. When the inorganic solid electrolyte-containing composition is a non-aqueous composition, deterioration of the inorganic solid electrolyte can be suppressed. The water content indicates the amount of water contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition (mass ratio to the inorganic solid electrolyte-containing composition). It is the value measured using titration.

本発明の無機固体電解質含有組成物は、無機固体電解質に加えて、活物質、更には導電助剤等を含有する態様も包含する(この態様の組成物を電極組成物という。)。
以下、本発明の無機固体電解質含有組成物が含有する成分及び含有しうる成分について説明する。
The composition containing an inorganic solid electrolyte of the present invention also includes an embodiment containing an active material, a conductive aid, etc. in addition to an inorganic solid electrolyte (a composition of this embodiment is referred to as an electrode composition).
Components contained and components that can be contained in the composition containing an inorganic solid electrolyte of the present invention are described below.

<無機固体電解質>
本発明の無機固体電解質含有組成物は、無機固体電解質を含有する。
本発明において、無機固体電解質とは、無機の固体電解質のことであり、固体電解質とは、その内部においてイオンを移動させることができる固体状の電解質のことである。主たるイオン伝導性材料として有機物を含むものではないことから、有機固体電解質(ポリエチレンオキシド(PEO)などに代表される高分子電解質、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)などに代表される有機電解質塩)とは明確に区別される。また、無機固体電解質は定常状態では固体であるため、通常カチオン及びアニオンに解離又は遊離していない。この点で、電解液、又は、ポリマー中でカチオン及びアニオンに解離若しくは遊離している無機電解質塩(LiPF、LiBF、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)、LiClなど)とも明確に区別される。無機固体電解質は周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有するものであれば、特に限定されず、電子伝導性を有さないものが一般的である。本発明の全固体二次電池がリチウムイオン電池の場合、無機固体電解質は、リチウムイオンのイオン伝導性を有することが好ましい。
上記無機固体電解質は、全固体二次電池に通常使用される固体電解質材料を適宜選定して用いることができる。例えば、無機固体電解質としては、(i)硫化物系無機固体電解質、(ii)酸化物系無機固体電解質、(iii)ハロゲン化物系無機固体電解質、及び、(iv)水素化物系無機固体電解質が挙げられ、活物質と無機固体電解質との間により良好な界面を形成することができる観点から、硫化物系無機固体電解質が好ましい。
<Inorganic solid electrolyte>
The inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention contains an inorganic solid electrolyte.
In the present invention, an inorganic solid electrolyte means an inorganic solid electrolyte, and a solid electrolyte means a solid electrolyte in which ions can move. Since the main ion-conducting materials do not contain organic substances, organic solid electrolytes (polymer electrolytes typified by polyethylene oxide (PEO), etc., organic electrolytes typified by lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI), etc.) electrolyte salt). Further, since the inorganic solid electrolyte is solid in a steady state, it is not usually dissociated or released into cations and anions. In this respect, it is clearly distinguished from electrolytes or inorganic electrolyte salts that are dissociated or released into cations and anions in polymers (LiPF 6 , LiBF 4 , lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI), LiCl, etc.). be done. The inorganic solid electrolyte is not particularly limited as long as it has ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and generally does not have electronic conductivity. When the all-solid secondary battery of the present invention is a lithium ion battery, the inorganic solid electrolyte preferably has ion conductivity of lithium ions.
As the inorganic solid electrolyte, a solid electrolyte material normally used in all-solid secondary batteries can be appropriately selected and used. For example, the inorganic solid electrolyte includes (i) a sulfide-based inorganic solid electrolyte, (ii) an oxide-based inorganic solid electrolyte, (iii) a halide-based inorganic solid electrolyte, and (iv) a hydride-based inorganic solid electrolyte. A sulfide-based inorganic solid electrolyte is preferable from the viewpoint of being able to form a better interface between the active material and the inorganic solid electrolyte.

(i)硫化物系無機固体電解質
硫化物系無機固体電解質は、硫黄原子を含有し、かつ、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有するものが好ましい。硫化物系無機固体電解質は、元素として少なくともLi、S及びPを含有し、リチウムイオン伝導性を有しているものが好ましいが、目的又は場合に応じて、Li、S及びP以外の他の元素を含んでもよい。
(i) Sulfide-based inorganic solid electrolyte The sulfide-based inorganic solid electrolyte contains sulfur atoms, has the ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and is electronically insulating. It is preferable to use a material having properties. The sulfide-based inorganic solid electrolyte preferably contains at least Li, S and P as elements and has lithium ion conductivity. element may be included.

硫化物系無機固体電解質としては、例えば、下記式(S1)で示される組成を満たすリチウムイオン伝導性無機固体電解質が挙げられる。

a1b1c1d1e1 (S1)

式中、LはLi、Na及びKから選択される元素を示し、Liが好ましい。Mは、B、Zn、Sn、Si、Cu、Ga、Sb、Al及びGeから選択される元素を示す。Aは、I、Br、Cl及びFから選択される元素を示す。a1~e1は各元素の組成比を示し、a1:b1:c1:d1:e1は1~12:0~5:1:2~12:0~10を満たす。a1は1~9が好ましく、1.5~7.5がより好ましい。b1は0~3が好ましく、0~1がより好ましい。d1は2.5~10が好ましく、3.0~8.5がより好ましい。e1は0~5が好ましく、0~3がより好ましい。
Examples of sulfide-based inorganic solid electrolytes include lithium ion conductive inorganic solid electrolytes that satisfy the composition represented by the following formula (S1).

L a1 M b1 P c1 S d1 A e1 (S1)

In the formula, L represents an element selected from Li, Na and K, preferably Li. M represents an element selected from B, Zn, Sn, Si, Cu, Ga, Sb, Al and Ge. A represents an element selected from I, Br, Cl and F; a1 to e1 indicate the composition ratio of each element, and a1:b1:c1:d1:e1 satisfies 1-12:0-5:1:2-12:0-10. a1 is preferably 1 to 9, more preferably 1.5 to 7.5. b1 is preferably 0-3, more preferably 0-1. d1 is preferably 2.5 to 10, more preferably 3.0 to 8.5. e1 is preferably 0 to 5, more preferably 0 to 3.

各元素の組成比は、下記のように、硫化物系無機固体電解質を製造する際の原料化合物の配合量を調整することにより制御できる。 The composition ratio of each element can be controlled by adjusting the compounding amount of the raw material compound when producing the sulfide-based inorganic solid electrolyte, as described below.

硫化物系無機固体電解質は、非結晶(ガラス)であっても結晶化(ガラスセラミックス化)していてもよく、一部のみが結晶化していてもよい。例えば、Li、P及びSを含有するLi-P-S系ガラス、又はLi、P及びSを含有するLi-P-S系ガラスセラミックスを用いることができる。
硫化物系無機固体電解質は、例えば硫化リチウム(LiS)、硫化リン(例えば五硫化二燐(P))、単体燐、単体硫黄、硫化ナトリウム、硫化水素、ハロゲン化リチウム(例えばLiI、LiBr、LiCl)及び上記Mで表される元素の硫化物(例えばSiS、SnS、GeS)の中の少なくとも2つ以上の原料の反応により製造することができる。
The sulfide-based inorganic solid electrolyte may be amorphous (glass), crystallized (glass-ceramics), or only partially crystallized. For example, Li--P--S type glass containing Li, P and S, or Li--P--S type glass ceramics containing Li, P and S can be used.
Sulfide-based inorganic solid electrolytes include, for example, lithium sulfide (Li 2 S), phosphorus sulfide (e.g., diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 )), elemental phosphorus, elemental sulfur, sodium sulfide, hydrogen sulfide, and lithium halides (e.g., LiI, LiBr, LiCl) and sulfides of the element represented by M (eg, SiS 2 , SnS, GeS 2 ) are reacted with at least two raw materials.

Li-P-S系ガラス及びLi-P-S系ガラスセラミックスにおける、LiSとPとの比率は、LiS:Pのモル比で、好ましくは60:40~90:10、より好ましくは68:32~78:22である。LiSとPとの比率をこの範囲にすることにより、リチウムイオン伝導度を高いものとすることができる。具体的には、リチウムイオン伝導度を好ましくは1×10-4S/cm以上、より好ましくは1×10-3S/cm以上とすることができる。上限は特にないが、1×10-1S/cm以下であることが実際的である。The ratio of Li 2 S and P 2 S 5 in the Li—P—S type glass and Li—P—S type glass ceramics is Li 2 S:P 2 S 5 molar ratio, preferably 60:40 to 90:10, more preferably 68:32 to 78:22. By setting the ratio of Li 2 S and P 2 S 5 within this range, the lithium ion conductivity can be increased. Specifically, the lithium ion conductivity can be preferably 1×10 −4 S/cm or higher, more preferably 1×10 −3 S/cm or higher. Although there is no particular upper limit, it is practical to be 1×10 −1 S/cm or less.

具体的な硫化物系無機固体電解質の例として、原料の組み合わせ例を下記に示す。例えば、LiS-P、LiS-P-LiCl、LiS-P-HS、LiS-P-HS-LiCl、LiS-LiI-P、LiS-LiI-LiO-P、LiS-LiBr-P、LiS-LiO-P、LiS-LiPO-P、LiS-P-P、LiS-P-SiS、LiS-P-SiS-LiCl、LiS-P-SnS、LiS-P-Al、LiS-GeS、LiS-GeS-ZnS、LiS-Ga、LiS-GeS-Ga、LiS-GeS-P、LiS-GeS-Sb、LiS-GeS-Al、LiS-SiS、LiS-Al、LiS-SiS-Al、LiS-SiS-P、LiS-SiS-P-LiI、LiS-SiS-LiI、LiS-SiS-LiSiO、LiS-SiS-LiPO、Li10GeP12などが挙げられる。ただし、各原料の混合比は問わない。このような原料組成物を用いて硫化物系無機固体電解質材料を合成する方法としては、例えば非晶質化法を挙げることができる。非晶質化法としては、例えば、メカニカルミリング法、溶液法及び溶融急冷法を挙げられる。常温での処理が可能になり、製造工程の簡略化を図ることができるからである。Examples of combinations of raw materials are shown below as specific examples of sulfide-based inorganic solid electrolytes. For example, Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 SP 2 S 5 -LiCl, Li 2 SP 2 S 5 -H 2 S, Li 2 SP 2 S 5 -H 2 S-LiCl, Li 2 S—LiI—P 2 S 5 , Li 2 S—LiI—Li 2 OP 2 S 5 , Li 2 S—LiBr—P 2 S 5 , Li 2 S—Li 2 OP 2 S 5 , Li 2 S—Li 3 PO 4 —P 2 S 5 , Li 2 SP 2 S 5 —P 2 O 5 , Li 2 SP 2 S 5 —SiS 2 , Li 2 SP 2 S 5 —SiS 2- LiCl , Li2SP2S5 -SnS , Li2SP2S5 - Al2S3 , Li2S - GeS2 , Li2S - GeS2 - ZnS, Li2S -Ga 2S 3 , Li 2 S—GeS 2 —Ga 2 S 3 , Li 2 S—GeS 2 —P 2 S 5 , Li 2 S—GeS 2 —Sb 2 S 5 , Li 2 S—GeS 2 —Al 2 S 3 , Li 2 S—SiS 2 , Li 2 S—Al 2 S 3 , Li 2 S—SiS 2 —Al 2 S 3 , Li 2 S—SiS 2 —P 2 S 5 , Li 2 S—SiS 2 —P 2S5 - LiI, Li2S - SiS2 - LiI , Li2S - SiS2 - Li4SiO4 , Li2S - SiS2 - Li3PO4 , Li10GeP2S12 and the like . However, the mixing ratio of each raw material does not matter. An example of a method for synthesizing a sulfide-based inorganic solid electrolyte material using such a raw material composition is an amorphization method. Amorphization methods include, for example, a mechanical milling method, a solution method, and a melt quenching method. This is because the process can be performed at room temperature, and the manufacturing process can be simplified.

(ii)酸化物系無機固体電解質
酸化物系無機固体電解質は、酸素原子を含有し、かつ、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有するものが好ましい。
酸化物系無機固体電解質は、イオン伝導度として、1×10-6S/cm以上であることが好ましく、5×10-6S/cm以上であることがより好ましく、1×10-5S/cm以上であることが特に好ましい。上限は特に制限されないが、1×10-1S/cm以下であることが実際的である。
(ii) Oxide-Based Inorganic Solid Electrolyte The oxide-based inorganic solid electrolyte contains oxygen atoms, has the ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and is electronically insulating. It is preferable to use a material having properties.
The ion conductivity of the oxide-based inorganic solid electrolyte is preferably 1×10 −6 S/cm or more, more preferably 5×10 −6 S/cm or more, and 1×10 −5 S/cm or more. /cm or more is particularly preferable. Although the upper limit is not particularly limited, it is practically 1×10 −1 S/cm or less.

具体的な化合物例としては、例えばLixaLayaTiO〔xaは0.3≦xa≦0.7を満たし、yaは0.3≦ya≦0.7を満たす。〕(LLT); LixbLaybZrzbbb mbnb(MbbはAl、Mg、Ca、Sr、V、Nb、Ta、Ti、Ge、In及びSnから選ばれる1種以上の元素である。xbは5≦xb≦10を満たし、ybは1≦yb≦4を満たし、zbは1≦zb≦4を満たし、mbは0≦mb≦2を満たし、nbは5≦nb≦20を満たす。); Lixcyccc zcnc(MccはC、S、Al、Si、Ga、Ge、In及びSnから選ばれる1種以上の元素である。xcは0<xc≦5を満たし、ycは0<yc≦1を満たし、zcは0<zc≦1を満たし、ncは0<nc≦6を満たす。); Lixd(Al,Ga)yd(Ti,Ge)zdSiadmdnd(xdは1≦xd≦3を満たし、ydは0≦yd≦1を満たし、zdは0≦zd≦2を満たし、adは0≦ad≦1を満たし、mdは1≦md≦7を満たし、ndは3≦nd≦13を満たす。); Li(3-2xe)ee xeeeO(xeは0以上0.1以下の数を表し、Meeは2価の金属原子を表す。Deeはハロゲン原子又は2種以上のハロゲン原子の組み合わせを表す。); LixfSiyfzf(xfは1≦xf≦5を満たし、yfは0<yf≦3を満たし、zfは1≦zf≦10を満たす。); Lixgygzg(xgは1≦xg≦3を満たし、ygは0<yg≦2を満たし、zgは1≦zg≦10を満たす。); LiBO; LiBO-LiSO; LiO-B-P; LiO-SiO; LiBaLaTa12; LiPO(4-3/2w)(wはw<1); LISICON(Lithium super ionic conductor)型結晶構造を有するLi3.5Zn0.25GeO; ペロブスカイト型結晶構造を有するLa0.55Li0.35TiO; NASICON(Natrium super ionic conductor)型結晶構造を有するLiTi12; Li1+xh+yh(Al,Ga)xh(Ti,Ge)2-xhSiyh3-yh12(xhは0≦xh≦1を満たし、yhは0≦yh≦1を満たす。); ガーネット型結晶構造を有するLiLaZr12(LLZ)等が挙げられる。
またLi、P及びOを含むリン化合物も望ましい。例えばリン酸リチウム(LiPO); リン酸リチウムの酸素元素の一部を窒素元素で置換したLiPON; LiPOD(Dは、好ましくは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ru、Ag、Ta、W、Pt及びAuから選ばれる1種以上の元素である。)等が挙げられる。
更に、LiAON(Aは、Si、B、Ge、Al、C及びGaから選ばれる1種以上の元素である。)等も好ましく用いることができる。
A specific example of the compound is Li xa La ya TiO 3 [xa satisfies 0.3≦xa≦0.7, and ya satisfies 0.3≦ya≦0.7. ] ( LLT ) ; _ _ xb satisfies 5≦xb≦10, yb satisfies 1≦yb≦4, zb satisfies 1≦zb≦4, mb satisfies 0≦mb≦2, and nb satisfies 5≦nb≦20. satisfy . ) ; _ _ , yc satisfies 0<yc≦1, zc satisfies 0<zc≦1, and nc satisfies 0<nc≦6.); Li xd (Al, Ga) yd (Ti, Ge) zd Si ad P md O nd (xd satisfies 1 ≤ xd ≤ 3, yd satisfies 0 ≤ yd ≤ 1, zd satisfies 0 ≤ zd ≤ 2, ad satisfies 0 ≤ ad ≤ 1, md satisfies 1 ≤ satisfies md 7 and nd satisfies 3≦nd 13.) ; Li xf Si yf O zf (where xf satisfies 1≦xf≦5 and yf satisfies 0 < yf≦3 , zf satisfies 1≦zf 10. ) ; Li3BO3 - Li2SO4 ; Li2O - B2O3 - P2O5 ; Li2O - SiO2 ; Li6BaLa2Ta2O12 ; Li3PO _ (4-3/2w) N w (w is w<1); Li 3.5 Zn 0.25 GeO 4 having a LISICON (lithium superionic conductor) type crystal structure; La 0.55 having a perovskite type crystal structure LiTi 2 P 3 O 12 having a NASICON (Natrium superionic conductor) type crystal structure; Li 1+xh+yh (Al, Ga) xh (Ti, Ge) 2-xh Si yh P 3-yh O 12 (xh satisfies 0≦xh≦1, and yh satisfies 0≦yh≦1. ); and Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZ) having a garnet-type crystal structure.
Phosphorus compounds containing Li, P and O are also desirable. For example, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ); LiPON in which part of the oxygen element of lithium phosphate is replaced with nitrogen element; LiPOD 1 (D 1 is preferably Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, It is one or more elements selected from Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Ru, Ag, Ta, W, Pt and Au.) and the like.
Furthermore, LiA 1 ON (A 1 is one or more elements selected from Si, B, Ge, Al, C and Ga) and the like can also be preferably used.

(iii)ハロゲン化物系無機固体電解質
ハロゲン化物系無機固体電解質は、ハロゲン原子を含有し、かつ、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有する化合物が好ましい。
ハロゲン化物系無機固体電解質としては、特に制限されないが、例えば、LiCl、LiBr、LiI、ADVANCED MATERIALS,2018,30,1803075に記載のLiYBr、LiYCl等の化合物が挙げられる。中でも、LiYBr、LiYClが好ましい。
(iii) Halide-Based Inorganic Solid Electrolyte The halide-based inorganic solid electrolyte contains a halogen atom and has ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and electron Compounds having insulating properties are preferred.
Examples of the halide-based inorganic solid electrolyte include, but are not limited to, compounds such as LiCl, LiBr, LiI, and Li 3 YBr 6 and Li 3 YCl 6 described in ADVANCED MATERIALS, 2018, 30, 1803075. Among them, Li 3 YBr 6 and Li 3 YCl 6 are preferred.

(iv)水素化物系無機固体電解質
水素化物系無機固体電解質は、水素原子を含有し、かつ、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有する化合物が好ましい。
水素化物系無機固体電解質としては、特に制限されないが、例えば、LiBH、Li(BHI、3LiBH-LiCl等が挙げられる。
(iv) Hydride-Based Inorganic Solid Electrolyte The hydride-based inorganic solid electrolyte contains hydrogen atoms, has the ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and is electronically insulating. compounds having the properties are preferred.
The hydride-based inorganic solid electrolyte is not particularly limited, but examples include LiBH 4 , Li 4 (BH 4 ) 3 I, 3LiBH 4 --LiCl, and the like.

無機固体電解質は粒子であることが好ましい。この場合、無機固体電解質の平均粒径(体積平均粒子径)は特に制限されないが、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましい。上限としては、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましい。
無機固体電解質の平均粒径の測定は、以下の手順で行う。無機固体電解質粒子を、水(水に不安定な物質の場合はヘプタン)を用いて20mLサンプル瓶中で1質量%の分散液を希釈調製する。希釈後の分散液試料は、1kHzの超音波を10分間照射し、その直後に試験に使用する。この分散液試料を用い、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA-920(商品名、HORIBA社製)を用いて、温度25℃で測定用石英セルを使用してデータ取り込みを50回行い、体積平均粒子径を得る。その他の詳細な条件等は必要により日本産業規格(JIS) Z 8828:2013「粒子径解析-動的光散乱法」の記載を参照する。1水準につき5つの試料を作製しその平均値を採用する。
The inorganic solid electrolyte is preferably particles. In this case, the average particle size (volume average particle size) of the inorganic solid electrolyte is not particularly limited, but is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.1 μm or more. The upper limit is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less.
The average particle size of the inorganic solid electrolyte is measured by the following procedure. A 1% by mass dispersion of inorganic solid electrolyte particles is prepared by diluting it in a 20 mL sample bottle with water (heptane for water-labile substances). The diluted dispersion sample is irradiated with ultrasonic waves of 1 kHz for 10 minutes and immediately used for the test. Using this dispersion sample, using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer LA-920 (trade name, manufactured by HORIBA), data was taken 50 times using a quartz cell for measurement at a temperature of 25 ° C. Obtain the volume average particle size. For other detailed conditions, etc., refer to the description of Japanese Industrial Standard (JIS) Z 8828: 2013 "Particle Size Analysis-Dynamic Light Scattering Method" as necessary. Five samples are prepared for each level and the average value is adopted.

無機固体電解質は、1種を含有していても、2種以上を含有していてもよい。
固体電解質層を形成する場合、固体電解質層の単位面積(cm)当たりの無機固体電解質の質量(mg)(目付量)は特に制限されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができ、例えば、1~100mg/cmとすることができる。
ただし、無機固体電解質含有組成物が後述する活物質を含有する場合、無機固体電解質の目付量は、活物質と無機固体電解質との合計量が上記範囲であることが好ましい。
The inorganic solid electrolyte may contain one type or two or more types.
When forming the solid electrolyte layer, the mass (mg) (basis weight) of the inorganic solid electrolyte per unit area (cm 2 ) of the solid electrolyte layer is not particularly limited. It can be determined appropriately according to the designed battery capacity, and can be, for example, 1 to 100 mg/cm 2 .
However, when the inorganic solid electrolyte-containing composition contains an active material, which will be described later, the weight per unit area of the inorganic solid electrolyte is preferably such that the total amount of the active material and the inorganic solid electrolyte is within the above range.

無機固体電解質の、無機固体電解質含有組成物中の含有量は、特に制限されないが、結着性の点、更には分散性の点で、固形分100質量%において、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることが特に好ましい。上限としては、同様の観点から、99.9質量%以下であることが好ましく、99.5質量%以下であることがより好ましく、99質量%以下であることが特に好ましい。
ただし、無機固体電解質含有組成物が後述する活物質を含有する場合、無機固体電解質含有組成物中の無機固体電解質の含有量は、活物質と無機固体電解質との合計含有量が上記範囲であることが好ましい。
本発明において、固形分(固形成分)とは、無機固体電解質含有組成物を、1mmHgの気圧下、窒素雰囲気下150℃で6時間乾燥処理したときに、揮発若しくは蒸発して消失しない成分をいう。典型的には、後述の分散媒以外の成分を指す。
The content of the inorganic solid electrolyte in the inorganic solid electrolyte-containing composition is not particularly limited, but in terms of binding property and further dispersibility, it should be 50% by mass or more with respect to 100% by mass of solid content. is preferred, 70% by mass or more is more preferred, and 90% by mass or more is particularly preferred. From the same viewpoint, the upper limit is preferably 99.9% by mass or less, more preferably 99.5% by mass or less, and particularly preferably 99% by mass or less.
However, when the inorganic solid electrolyte-containing composition contains the active material described later, the content of the inorganic solid electrolyte in the inorganic solid electrolyte-containing composition is the total content of the active material and the inorganic solid electrolyte within the above range. is preferred.
In the present invention, the solid content (solid component) refers to a component that does not disappear by volatilization or evaporation when the inorganic solid electrolyte-containing composition is dried at 150° C. for 6 hours under a pressure of 1 mmHg under a nitrogen atmosphere. . Typically, it refers to components other than the dispersion medium described below.

<バインダー粒子>
本発明の無機固体電解質含有組成物は、平均粒径が10nm以上1,000nm以下のバインダー粒子を少なくとも1種含有する。無機固体電解質含有組成物が含有するバインダー粒子は、特に制限されないが1~5種とすることができる。
バインダー粒子は、平均粒径が10~1,000nmであることにより、固体粒子の分散安定性(低抵抗化)と固体粒子同士の結着性とを両立できる。バインダー粒子の平均粒径は、固体粒子同士の結着性の点で、30nm以上が好ましく、50nm以上がより好ましい。一方、低抵抗化の点で、500nm以下が好ましく、300nm以下がより好ましく、250nm以下が更に好ましく、200nm以下が特に好ましい。バインダー粒子の平均粒径は上記無機固体電解質の平均粒径と同様にして測定できる。
なお、全固体二次電池の構成層におけるバインダー粒子の平均粒径は、例えば、電池を分解してバインダー粒子を含有する構成層を剥がした後、その構成層について測定を行い、予め測定していたバインダー粒子以外の粒子の粒子径の測定値を排除することにより、測定することができる。
バインダー粒子の平均粒径は、例えば、ブロックポリマーの合成に用いる溶媒の種類、合成(重合反応)時間若しくは温度、更には重合方法の種類、またブロックポリマー中の構成成分の種類及び含有量等により、調整できる。
バインダー粒子の形状は、特に制限されず、偏平状、無定形等であってもよいが、球状若しくは顆粒状が好ましい。
<Binder particles>
The inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention contains at least one binder particle having an average particle size of 10 nm or more and 1,000 nm or less. Although the binder particles contained in the inorganic solid electrolyte-containing composition are not particularly limited, 1 to 5 types can be used.
When the binder particles have an average particle size of 10 to 1,000 nm, both the dispersion stability of the solid particles (lower resistance) and the binding properties between the solid particles can be achieved. The average particle diameter of the binder particles is preferably 30 nm or more, more preferably 50 nm or more, from the viewpoint of binding properties between solid particles. On the other hand, from the viewpoint of low resistance, the thickness is preferably 500 nm or less, more preferably 300 nm or less, even more preferably 250 nm or less, and particularly preferably 200 nm or less. The average particle size of the binder particles can be measured in the same manner as the average particle size of the inorganic solid electrolyte.
The average particle size of the binder particles in the constituent layers of the all-solid secondary battery is measured in advance by, for example, measuring the constituent layers after disassembling the battery and peeling off the constituent layers containing the binder particles. It can be measured by excluding the measured value of the particle size of particles other than the binder particles.
The average particle diameter of the binder particles depends, for example, on the type of solvent used for synthesizing the block polymer, the synthesis (polymerization reaction) time or temperature, the type of polymerization method, and the type and content of constituent components in the block polymer. , can be adjusted.
The shape of the binder particles is not particularly limited, and may be flat, amorphous, or the like, preferably spherical or granular.

バインダー粒子は、ブロックポリマーを含んで構成されている。したがって、バインダー粒子は少なくとも1分子のブロックポリマーを含んでいればよく、同種及び異種に関わらず2分子以上のブロックポリマーを含んで構成されていてもよく、更にブロックポリマー以外の成分を含んでいてもよい。 The binder particles contain a block polymer. Therefore, the binder particles need only contain at least one molecule of the block polymer, and may contain two or more molecules of the block polymer regardless of whether they are of the same type or different types, and further contain components other than the block polymer. good too.

(ブロックポリマー)
バインダー粒子を構成(形成)するブロックポリマーは、末端ブロック鎖と、この末端ブロック鎖に隣接するブロック鎖とを有するブロック重合鎖を含むポリマーである。したがって、本発明で規定するブロックポリマーは、上記ブロック重合鎖を含んでいる限り、特に制限されず、主鎖がブロック重合鎖であってもなくてもよい。このようなブロックポリマーは、主鎖としてブロック重合鎖を含む態様(例えば実施例で合成したブロックポリマーB-1)、側鎖としてブロック重合鎖を含む態様(例えば実施例で合成したブロックポリマーB-4)、更には主鎖及び側鎖としてブロック重合鎖を含む態様等を包含する。主鎖又は側鎖がブロック重合鎖を含む場合、ブロック重合鎖は主鎖又は側鎖の全部又は一部として組み込まれる。なお、各ブロック鎖及びブロック重合鎖はその末端基を含まない鎖をいう。
ブロックポリマーの末端基は、重合方法、重合停止方法等によって、適宜の基、例えば、水素原子、連鎖移動剤残基、開始剤残基等が導入される。
(block polymer)
The block polymer that constitutes (forms) the binder particles is a polymer that includes block polymer chains having end-blocked chains and block chains adjacent to the end-blocked chains. Therefore, the block polymer defined in the present invention is not particularly limited as long as it contains the block polymer chain, and the main chain may or may not be a block polymer chain. Such a block polymer includes an embodiment containing a block polymer chain as a main chain (for example, the block polymer B-1 synthesized in Examples) and an embodiment containing a block polymer chain as a side chain (for example, the block polymer B-1 synthesized in Examples). 4), and further includes embodiments including block polymer chains as main chains and side chains. When the backbone or side chains comprise block polymer chains, the block polymer chains are incorporated as part or all of the backbone or side chains. Each block chain and block polymer chain refer to a chain that does not contain its terminal group.
Appropriate groups such as hydrogen atoms, chain transfer agent residues, initiator residues and the like are introduced into the terminal groups of the block polymer according to the polymerization method, polymerization termination method and the like.

本発明において、ポリマーの主鎖とは、ポリマーを構成する、それ以外のすべての分子鎖が、主鎖に対して枝分れ鎖若しくはペンダントとみなしうる線状分子鎖をいう。枝分れ鎖若しくはペンダント鎖とみなす分子鎖の質量平均分子量にもよるが、典型的には、ポリマーを構成する分子鎖のうち最長鎖が主鎖となる。ただし、ポリマー末端が有する末端基は主鎖に含まない。また、ポリマーの側鎖とは、主鎖以外の分子鎖をいい、短分子鎖及び長分子鎖を含む。 In the present invention, the main chain of a polymer refers to a linear molecular chain from which all other molecular chains constituting the polymer can be regarded as branches or pendants with respect to the main chain. Depending on the mass average molecular weight of the molecular chains regarded as branched chains or pendant chains, the longest chain among the molecular chains constituting the polymer is typically the main chain. However, the main chain does not include terminal groups possessed by polymer terminals. Moreover, the side chains of a polymer refer to molecular chains other than the main chain, and include short molecular chains and long molecular chains.

ブロックポリマーが主鎖としてブロック重合鎖を含む態様においては、主鎖に後述するブロック重合鎖を含むポリマーが好ましく、その中でも、A-Bブロック重合鎖構造を含むポリマーがより好ましく、下記式(2)で表されるポリマーが更に好ましい。

式(2) A-B

式(2)において、A-Bは後述するA-Bブロック重合鎖構造(n=1である2元ブロック共重合鎖)と同義であり、Aは後述する末端ブロック鎖を示し、Bは後述する極性ブロック鎖を示す。ただし、各ブロック鎖は末端基を有さない。
このブロックポリマーにおけるA及びBの含有量は、後述するブロック重合鎖における末端ブロック鎖及び極性ブロック鎖の含有量と同じである。
In the embodiment in which the block polymer contains a block polymer chain as a main chain, a polymer containing a block polymer chain described later in the main chain is preferable, and among them, a polymer containing an AB block polymer chain structure is more preferable. ) is more preferred.

Formula (2) AB

In formula (2), AB is synonymous with the AB block polymer chain structure (diblock copolymer chain where n = 1) described later, A indicates a terminal block chain described later, and B is described later. shows a polar block chain that However, each block chain does not have an end group.
The contents of A and B in this block polymer are the same as the contents of terminal block chain and polar block chain in the block polymer chain described later.

ブロックポリマーが側鎖としてブロック重合鎖を含む態様においては、ブロックポリマーは下記式(3)で表されるポリマー、すなわち、ブロック重合鎖Cを有する構成成分と、Dで表される構成成分との共重合体が好ましい。このブロックポリマーが有するブロック重合鎖Cは、特に制限されず、後述するブロック重合鎖の構造が挙げられ、中でも、A-Bブロック重合鎖構造(末端ブロック鎖Aは極性ブロック鎖Bを介してブロックポリマーの主鎖に結合する。)が好ましい。ブロックポリマーがブロック重合鎖Cを有する構成成分を複数有する場合、各構成成分が有する複数のブロック重合鎖Cは同一でも異なっていてもよい。
式(3)で表されるブロックポリマーは、ブロック重合鎖Cを有する構成成分の炭素―炭素結合鎖と構成成分Dとからなる主鎖を有し、その側鎖として連結基Xを介してブロック重合鎖Cを有するポリマーである。
式(3)で表されるブロックポリマーの主鎖は、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル等の逐次重合(重縮合、重付加若しくは付加縮合)ポリマーからなる主鎖でもよいが、フッ素系ポリマー(含フッ素ポリマー)、炭化水素系ポリマー、ビニル系ポリマー、(メタ)アクリルポリマー等の連鎖重合ポリマーからなる主鎖が好ましく、(メタ)アクリルポリマーからなる主鎖がより好ましい。(メタ)アクリルポリマーは後述する(メタ)アクリル化合物由来の構成成分を50モル%以上有するポリマーである。
式(3)で表されるブロックポリマーの主鎖は、各構成成分の、ランダム共重合鎖でもブロック共重合鎖でも交互共重合鎖でもよいが、ランダム共重合鎖が好ましい。
In an aspect in which the block polymer contains a block polymer chain as a side chain, the block polymer is a polymer represented by the following formula (3), that is, a component having a block polymer chain C and a component represented by D. Copolymers are preferred. The block polymer chain C possessed by this block polymer is not particularly limited, and includes structures of block polymer chains to be described later. ) is preferred. When the block polymer has a plurality of components having block polymer chains C, the plurality of block polymer chains C possessed by each component may be the same or different.
The block polymer represented by the formula (3) has a main chain composed of a carbon-carbon bond chain of a component having a block polymer chain C and a component D, and a block via a linking group X as a side chain of the main chain. It is a polymer having a polymer chain C.
The main chain of the block polymer represented by the formula (3) may be a main chain composed of a sequential polymerization (polycondensation, polyaddition or addition condensation) polymer such as polyurethane, polyurea, polyamide, polyimide, polyester, etc., but may be a fluorine-based polymer. (Fluorine-containing polymer), a hydrocarbon polymer, a vinyl polymer, a main chain composed of a chain polymer such as a (meth)acrylic polymer is preferable, and a main chain composed of a (meth)acrylic polymer is more preferable. A (meth)acrylic polymer is a polymer having 50 mol % or more of a constituent component derived from a (meth)acrylic compound to be described later.
The main chain of the block polymer represented by formula (3) may be a random copolymer chain, a block copolymer chain, or an alternating copolymer chain of each component, but a random copolymer chain is preferred.

Figure 0007263536000003
式(3)において、Rcは、水素原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)又は炭素数1~6のアルキル基を示す。Rcは後述する式(1)のRaと同義であり、好ましいものも同じである。
Figure 0007263536000003
In formula (3), Rc represents a hydrogen atom, a hydroxy group, a cyano group, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.) or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Rc has the same meaning as Ra in formula (1) described later, and the preferred ones are also the same.

Xは2価の連結基を示す。Xとして採りうる連結基としては、特に限定されないが、例えば、炭素数1~6(好ましくは1~3)のアルキレン基、炭素数2~6(好ましくは2~3)のアルケニレン基、炭素数6~22(好ましくは6~10)のアリーレン基、酸素原子、シアノ基、硫黄原子、イミノ基(-NR-:Rは水素原子、炭素数1~6のアルキル基若しくは炭素数6~10のアリール基を示す。)、カルボニル基、リン酸連結基(-O-P(OH)(O)-O-)、ホスホン酸連結基(-P(OH)(O)-O-)、又はそれらを組み合わせた基等が挙げられる。Xとしては、炭素数1~6のアルキレン基、酸素原子、シアノ基、カルボニル基又はこれらを組み合わせた基が好ましく、-CO-O-基又は-CO-N(R)-基(Rは上述の通り。)を含む基がより好ましく、更に、アルキレン基、カルボニル基、酸素原子、シアノ基等を含む基が更に好ましい。組み合わせた基において、組み合わせる基の数は、特に制限されず、例えば、2~20個とすることができ、4~15個が好ましい。
本発明において、連結基を構成する原子の数(構成原子数という。)は、1~35個であることが好ましく、5~32個であることがより好ましく、10~30個であることが更に好ましい。連結基の連結原子数は30個以下であることが好ましく、20個以下であることがより好ましく、15個以下とすることもできる。下限としては、1個以上である。上記連結原子数とは所定の構造部間を結ぶ最少の原子数をいう。例えば、-CH-C(=O)-O-の場合、連結基を構成する原子の数は6となるが、連結原子数は3となる。
上記式(3)において連結基Xを有する1,2-エタンジイル構造としては、例えば、ブロック重合鎖Cの重合に用いた連鎖移動剤若しくは重合開始剤の残基とこれと反応する官能基を有するエチレン性不飽和結合含有化合物とから形成される。例えば、後述するブロックポリマーB-4等では、4-シアノ-4-[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸の残基(-C(CH)(CN)CCOOH)とメタクリル酸グリシジルとから形成されている。上記残基と反応する官能基を有するエチレン性不飽和結合含有化合物としては、残基(連鎖移動剤若しくは重合開始剤)の種類に応じて、付加反応、置換反応若しくは縮合反応等の反応性を示す官能基を有するエチレン性不飽和結合含有化合物(好ましくは(メタ)アクリル化合物又はビニル化合物)が挙げられる。
上記連結基は任意の置換基を有していてもよい。任意の置換基としては、上記置換基Zが挙げられ、例えば、アルキル基又はハロゲン原子などが挙げられる。
X represents a divalent linking group. The linking group that can be taken as X is not particularly limited. 6 to 22 (preferably 6 to 10) arylene groups, oxygen atoms, cyano groups, sulfur atoms, imino groups (-NR N -: R N is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or 10 aryl group), a carbonyl group, a phosphate linking group (-O-P(OH)(O)-O-), a phosphonic acid linking group (-P(OH)(O)-O-), or a group obtained by combining them. X is preferably an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an oxygen atom, a cyano group, a carbonyl group, or a group combining these, and is a -CO-O- group or -CO-N(R N )- group (R N is as described above) is more preferred, and groups containing an alkylene group, a carbonyl group, an oxygen atom, a cyano group, and the like are even more preferred. The number of groups to be combined is not particularly limited, and can be, for example, 2 to 20, preferably 4 to 15.
In the present invention, the number of atoms constituting the linking group (referred to as the number of constituent atoms) is preferably 1 to 35, more preferably 5 to 32, and 10 to 30. More preferred. The number of connecting atoms in the connecting group is preferably 30 or less, more preferably 20 or less, and can be 15 or less. The lower limit is one or more. The number of connecting atoms means the minimum number of atoms connecting predetermined structural parts. For example, in the case of -CH 2 -C(=O)-O-, the number of atoms constituting the linking group is 6, and the number of linking atoms is 3.
The 1,2-ethanediyl structure having the linking group X in the above formula (3) has, for example, a residue of the chain transfer agent or polymerization initiator used in the polymerization of the block polymer chain C and a functional group that reacts therewith. It is formed from an ethylenically unsaturated bond-containing compound. For example, in the block polymer B-4 described later, 4-cyano-4-[(dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl]pentanoic acid residue (—C(CH 3 )(CN)C 2 H 4 COOH) and methacrylic It is formed from glycidyl acid. As the ethylenically unsaturated bond-containing compound having a functional group that reacts with the above residue, reactivity such as addition reaction, substitution reaction, or condensation reaction may be obtained depending on the type of residue (chain transfer agent or polymerization initiator). Ethylenically unsaturated bond-containing compounds (preferably (meth)acrylic compounds or vinyl compounds) having the indicated functional groups can be mentioned.
The linking group may have any substituent. Examples of optional substituents include the substituent Z described above, such as an alkyl group or a halogen atom.

式(3)において、Cは後述するブロック重合鎖を示し、具体的には、上記末端ブロック鎖を少なくとも1つ有し、かつ極性ブロック鎖を末端ブロック鎖に隣接して有するブロック重合鎖である。式(3)で表されるブロックポリマーが有するブロック重合鎖Cは、上記式(2)で表されるブロックポリマーが有するA-Bブロック重合鎖構造と同義であり、好ましいものも同じである。
ブロック重合鎖Cを有する構成成分は、例えば、エチレン性不飽和結合含有化合物に、ブロック重合鎖Cを導入した化合物に由来する構成成分が挙げられる。
式(3)で表されるブロックポリマーにおいて、ブロック重合鎖Cを有する構成成分の含有数は特に限定されず1つでも複数でもよい。
In formula (3), C represents a block polymer chain to be described later, specifically, a block polymer chain having at least one terminal block chain and a polar block chain adjacent to the terminal block chain. . The block polymer chain C possessed by the block polymer represented by formula (3) has the same definition as the AB block polymer chain structure possessed by the block polymer represented by formula (2) above, and the preferred ones are also the same.
Examples of the component having a block polymer chain C include a component derived from a compound obtained by introducing a block polymer chain C into an ethylenically unsaturated bond-containing compound.
In the block polymer represented by formula (3), the number of constituent components having a block polymer chain C is not particularly limited, and may be one or more.

式(3)において、DはCLogP値が1以下の構成成分を示し、ブロック重合鎖Cを有する構成成分に対して共重合される成分である。
この構成成分のCLogP値は、1以下であることが好ましく、固体粒子同士の結着性及び分散安定性の点で、0.9以下であることがより好ましく、0.8以下であることが更に好ましい。下限は、特に制限されず、実際的には-3以上であり、-2以上が好ましく、-1以上がより好ましい。CLogP値は、ポリマーに組み込まれた状態(構成成分)としての値ではなく、この構成成分を導く化合物(共重合性化合物)における値を採用する。その算出方法は後述する末端ブロック鎖の算出方法と同じである。
Dを導く共重合性化合物としては、CLogP値を満足する限り特に制限されないが、例えば、末端ブロック鎖が有するその他の構成成分を導くエチレン性不飽和結合含有化合物(ただし、(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物のアルキル基は短鎖アルキル基に限定されず、炭素数の上限は後述する式(1)のRbとしてとりうるアルキル基と同じである。)が挙げられる。中でも、(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物が好ましい。
共重合性化合物は、置換基を有していてもよい。置換基としては特に制限されず、後述する置換基Zから選択される基が挙げられ、中でも、CLogP値の点で、後述する官能基群Gから選択される官能基を有していることが好ましい。
このような共重合性化合物としては、例えば、こはく酸モノ(2-アクリロイルオキシエチル)、アクリル酸2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸、ジメチルアクリルアミド等の実施例で用いた化合物以外にも、アクリル酸、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリロニトリル、N-イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、N-tブチルアクリルアミド、(ポリ)アルキレングリコール(メタ)アクリル酸エステル化合物等が挙げられる。
Dを導く共重合性化合物のCLogP値は、例えばその化学構造、更には置換基Z又は官能基群Gから選択される官能基の有無等によって、適宜に調整できる。
式(3)で表されるブロックポリマーにおいて、構成成分Dは単一の構成成分であってもよいが、複数の構成成分であってもよく、複数の構成成分からなるブロック重合鎖であることが好ましい。
In formula (3), D represents a component having a CLogP value of 1 or less, and is a component to be copolymerized with the component having a block polymer chain C.
The CLogP value of this component is preferably 1 or less, more preferably 0.9 or less, more preferably 0.8 or less in terms of the binding property and dispersion stability between solid particles. More preferred. The lower limit is not particularly limited, and is practically -3 or more, preferably -2 or more, and more preferably -1 or more. The CLogP value adopts the value in the compound (copolymerizable compound) from which this component is derived, not the value as it is incorporated in the polymer (component). The calculation method is the same as the calculation method for the end-blocked chain described later.
The copolymerizable compound that leads to D is not particularly limited as long as it satisfies the CLogP value. The alkyl group of the ester compound is not limited to a short-chain alkyl group, and the upper limit of the number of carbon atoms is the same as the alkyl group that can be taken as Rb in formula (1) described later.). Among them, (meth)acrylic acid alkyl ester compounds are preferred.
The copolymerizable compound may have a substituent. The substituent is not particularly limited, and includes a group selected from the substituent Z described later. Among them, in terms of the CLogP value, it is possible to have a functional group selected from the functional group G described later. preferable.
Such copolymerizable compounds include, for example, mono(2-acryloyloxyethyl) succinate, 2-hydroxyethyl acrylate, methacrylic acid, dimethylacrylamide, etc. In addition to the compounds used in Examples, acrylic acid, 2-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, acrylonitrile, N-isopropylacrylamide, dimethylacrylamide, Nt-butylacrylamide, (poly)alkylene glycol (meth)acrylic ester compounds, and the like.
The CLogP value of the copolymerizable compound leading to D can be appropriately adjusted, for example, by its chemical structure, the presence or absence of the substituent Z or a functional group selected from the functional group group G, and the like.
In the block polymer represented by formula (3), the component D may be a single component, or may be a plurality of components, and is a block polymer chain composed of a plurality of components. is preferred.

式(3)で表されるブロックポリマーにおいて、ブロック重合鎖Cを有する構成成分の含有量は、ブロックポリマーを構成する全構成成分(通常、ブロック重合鎖Cを有する構成成分と上記Dで表される構成成分の合計モル数)に対して、分散安定性の点で、0.1モル%以上が好ましく、0.2モル%以上がより好ましく、0.4モル%以上が更に好ましい。上限は、固体粒子同士の結着性の点で、20モル%以下が好ましく、10モル%以下がより好ましく、5モル%以下が更に好ましい。
式(3)で表されるブロックポリマーにおいて、Dで表される構成成分の含有量は、ブロックポリマーを構成する全構成成分に対して、固体粒子同士の結着性の点で、80モル%以上が好ましく、90モル%以上がより好ましく、95モル%以上が更に好ましい。上限は、分散安定性の点で、99.9モル%以下が好ましく、99.8モル%以下がより好ましく、99.7モル%以下が更に好ましい。
ブロック重合鎖Cと構成成分(ブロック重合鎖)Dの共重合(モル)比は、1:99~30:70であることが好ましく、1:99~20:80であることがより好ましく、1:99~10:90であることが更に好ましい。
In the block polymer represented by the formula (3), the content of the component having the block polymer chain C is the total content of all the components constituting the block polymer (usually, the component having the block polymer chain C and the component having the block polymer chain C and the above D). From the viewpoint of dispersion stability, it is preferably 0.1 mol % or more, more preferably 0.2 mol % or more, and even more preferably 0.4 mol % or more, relative to the total number of moles of the constituent components). The upper limit is preferably 20 mol % or less, more preferably 10 mol % or less, and even more preferably 5 mol % or less, from the viewpoint of binding properties between solid particles.
In the block polymer represented by formula (3), the content of the component represented by D is 80 mol% in terms of the binding property between solid particles with respect to all the components constituting the block polymer. 90 mol % or more is more preferable, and 95 mol % or more is still more preferable. From the viewpoint of dispersion stability, the upper limit is preferably 99.9 mol% or less, more preferably 99.8 mol% or less, and even more preferably 99.7 mol% or less.
The copolymerization (molar) ratio of the block polymer chain C and the component (block polymer chain) D is preferably 1:99 to 30:70, more preferably 1:99 to 20:80. :99 to 10:90 is more preferable.

((ブロック重合鎖))
ブロック重合鎖は、後述する式(1)で表される構成成分を有する、CLogP値が2以上である末端ブロック鎖を少なくとも1つと、CLogP値が1以下であるブロック鎖を少なくとも1つ有する。
CLogP値が1以下であるブロック鎖(以下、極性ブロック鎖ということがある。)は少なくとも1つの末端ブロック鎖に直接又は間接的に隣接(結合)している。本発明において、ブロック鎖が隣接するとは、2つのブロック鎖が他のブロック鎖を介することなく結合していることを意味し、2つのブロック鎖の端部同士が直接結合する態様と、2つのブロック鎖がブロック鎖ではない連結基等を介して間接的に結合する態様との両態様を包含する。連結基等は、重合方法、ブロック鎖の結合方法、更には用いる連鎖移動剤等に応じて一義的に決定されず、適宜の基、通常有機基を適用できる。
ブロック重合鎖が有する末端ブロック鎖及び極性ブロック鎖の数は、それぞれ、ブロック重合鎖又はブロックポリマーの分子構造(高分子鎖構造)、ブロック鎖の結合数等に応じて一義的に決定されず、適宜に選択される。例えば、ブロックポリマーの高分子鎖構造が直線状であって結合数が少ないものであれば、末端ブロック鎖は1つであり、極性ブロック鎖は1つとなる(下記2元ブロック共重合鎖)。ブロック重合鎖の高分子鎖構造は、特に制限されず、線状構造でも分岐構造(グラフト構造、星形構造、くし形構造等)でもよいが、線状構造が好ましい。
ブロック重合鎖の構造(ブロック鎖の結合形態)は、ブロック重合鎖の末端に位置するブロック鎖の少なくとも1つが上記末端ブロック鎖であれば、特に制限されず、ブロック重合鎖の末端に位置するブロック鎖の残りは極性ブロック鎖であってもよく、また末端ブロック鎖及び極性ブロック鎖以外のブロック鎖であってもよい。
ブロック重合鎖の構造としては、例えば、末端ブロック鎖(セグメント)を「A」、極性ブロック鎖(セグメント)を「B」とすると、A-Bブロック重合鎖構造が挙げられ、中でも、A-(B)nブロック重合鎖構造、A-(B)n-Aブロック重合鎖構造が好ましい。両ブロック重合鎖構造において、nは1以上の整数であり、好ましくは1(2元ブロック共重合鎖)である。なお、nが2以上の整数である場合、隣接する2つの極性ブロック鎖Bは互いに異なるブロック鎖である。ブロック重合鎖が末端ブロック鎖及び極性ブロック鎖以外のブロック鎖を有する場合、このブロック鎖を「C」とすると、例えば、A-B-Cブロック重合鎖構造等が挙げられる。
((block polymer chain))
The block polymer chain has at least one terminal block chain with a CLogP value of 2 or more and at least one block chain with a CLogP value of 1 or less, which has a component represented by formula (1) described later.
A block chain having a CLogP value of 1 or less (hereinafter sometimes referred to as a polar block chain) is directly or indirectly adjacent (bonded) to at least one terminal block chain. In the present invention, adjacent block chains means that two block chains are bonded without intervening another block chain. It includes both embodiments in which the block chain is indirectly bonded via a non-block chain linking group or the like. The linking group and the like are not uniquely determined according to the polymerization method, the method of connecting block chains, the chain transfer agent used, and the like, and any suitable group, usually an organic group, can be applied.
The number of terminal block chains and polar block chains possessed by the block polymer chain is not uniquely determined according to the molecular structure (polymer chain structure) of the block polymer chain or block polymer, the number of bonds in the block chain, etc. selected as appropriate. For example, if the polymer chain structure of the block polymer is linear and the number of bonds is small, there will be one terminal block chain and one polar block chain (diblock copolymer chain described below). The polymer chain structure of the block polymer chain is not particularly limited, and may be a linear structure or a branched structure (graft structure, star structure, comb structure, etc.), but a linear structure is preferred.
The structure of the block polymer chain (bonding form of the block chain) is not particularly limited as long as at least one of the block chains located at the ends of the block polymer chain is the terminal block chain, and the block located at the end of the block polymer chain The remainder of the chain may be a polar blocked chain or may be a blocked chain other than an end blocked chain and a polar blocked chain.
The structure of the block polymer chain includes, for example, an AB block polymer chain structure where the terminal block chain (segment) is "A" and the polar block chain (segment) is "B". B) n-block polymer chain structure and A-(B) nA block polymer chain structure are preferred. In both block polymer chain structures, n is an integer greater than or equal to 1, preferably 1 (diblock copolymer chain). When n is an integer of 2 or more, two adjacent polar block chains B are different block chains. In the case where the block polymer chain has a block chain other than the terminal block chain and the polar block chain, if this block chain is "C", for example, an ABC block polymer chain structure and the like can be mentioned.

- 末端ブロック鎖 -
ブロック重合鎖を形成する末端ブロック鎖は、ブロック共重合鎖の末端に位置する鎖であればよいが、ブロック重合鎖がブロックポリマーに組み込まれた際にブロックポリマーの末端に位置するブロック鎖であることが好ましい。末端ブロック鎖にはその末端に結合する末端基は含まない。
この末端ブロック鎖は、下記式(1)で表される構成成分を有しており、CLogP値が2以上である。末端ブロック鎖のCLogP値が2以上であることにより、ブロックポリマーが所定の大きさのバインダー粒子を形成できる。特に固体粒子の分散安定性を更に高めることができ、固体粒子の分散安定性(低抵抗化)と固体粒子同士の結着性とを高い水準で両立できる点で、末端ブロック鎖のCLogP値は、2.5以上であることが好ましく、3.5以上であることがより好ましく、4以上とすることもできる。CLogP値の上限値は、特に制限されず、実際的には10以下であり、7以下であることが好ましい。
- Terminal block chain -
The terminal block chain forming the block polymer chain may be a chain located at the end of the block copolymer chain, but is a block chain located at the end of the block polymer when the block polymer chain is incorporated into the block polymer. is preferred. An endblocked chain does not include end groups attached to its ends.
This end-blocked chain has a component represented by the following formula (1) and has a CLogP value of 2 or more. A CLogP value of 2 or more for the end-blocked chain allows the block polymer to form binder particles of a predetermined size. In particular, the dispersion stability of solid particles can be further improved, and both the dispersion stability (lower resistance) of solid particles and the binding property between solid particles can be achieved at a high level. , is preferably 2.5 or more, more preferably 3.5 or more, and may be 4 or more. The upper limit of the CLogP value is not particularly limited, and is practically 10 or less, preferably 7 or less.

末端ブロック鎖のCLogP値は、末端ブロック鎖全体のCLogP値を意味する。すなわち、末端ブロック鎖を形成する構成成分及びそのモル分率に基づいて算出される値であり、末端ブロック鎖に結合する末端基は考慮(算入)しない。また、各構成成分のCLogP値は、末端ブロック鎖に組み込まれた状態(重合後の形態、例えば後述する式(1)で表される構造)における値ではなく、構成成分を導く化合物(重合性化合物)における値を採用する。
具体的には、下記式で算出されるCLogP値とする。

CLogP値
=PC1×MC1+PC2×MC2+・・・+PCn×MCn

ここで、PC1、PC2及びPCnは構成成分C1、C2及びCnを導く各化合物のCLogP値を示し、MC1、MC2及びMCnは構成成分C1、C2及びCnの、末端ブロック鎖を形成する全構成成分中のモル分率を示す。nは末端ブロック鎖を形成する構成成分の種類数を示し、種類数が1又は2のとき0であり、種類数が3以上のとき、3以上の整数である。
本発明において、CLogP値とは、各構成成分を導く化合物について、1-オクタノールと水への分配係数Pの常用対数LogPを計算によって求めた値である。CLogP値の計算に用いる方法、ソフトウェアについては公知のものを用いることができるが、特に断らない限り、PerkinElmer社のChemDrawを用いて構造を描画し、算出した値とする。
本発明において、末端ブロック鎖のCLogP値は、構成成分を導く化合物の種類及び含有量によって調整でき、構成成分を導く化合物のCLogP値は、例えば、式(1)で表される構成成分であればRbの炭素数、任意に有していてもよい置換基等によって適宜に調整できる。
The CLogP value of the endblocked strand refers to the CLogP value of the entire endblocked strand. That is, it is a value calculated based on the constituent components forming the end-blocked chain and their molar fractions, and does not take into account (include) the end groups bound to the end-blocked chain. In addition, the CLogP value of each component is not the value in the state incorporated in the terminal block chain (the form after polymerization, for example, the structure represented by formula (1) described later), but the compound that leads to the component (polymerizable compounds) are adopted.
Specifically, the CLogP value is calculated by the following formula.

CLogP value =P C1 ×M C1 +P C2 ×M C2 + . . . +P Cn ×M Cn

where P C1 , P C2 and P Cn denote the CLogP values of each compound leading to components C1, C2 and Cn, and M C1 , M C2 and M Cn are the end-blocked chains of components C1, C2 and Cn. indicates the mole fraction in all constituents that form n indicates the number of types of constituent components forming the terminal block chain, and is 0 when the number of types is 1 or 2, and is an integer of 3 or more when the number of types is 3 or more.
In the present invention, the CLogP value is a value obtained by calculating the common logarithm LogP of the partition coefficient P between 1-octanol and water for a compound leading to each component. Although known methods and software can be used to calculate the CLogP value, unless otherwise specified, the structure is drawn using ChemDraw from PerkinElmer, and the value is calculated.
In the present invention, the CLogP value of the end-blocked chain can be adjusted by the type and content of the compound that leads to the constituent, and the CLogP value of the compound that leads to the constituent is, for example, the constituent represented by formula (1). For example, the number of carbon atoms in Rb, the substituents that may be optionally included, etc., can be appropriately adjusted.

末端ブロック鎖は、下記式(1)で表される構成成分を有している。これにより、末端ブロック鎖のCLogP値を上記範囲に調整しやすく、固体粒子の分散安定性を高めることができる。

Figure 0007263536000004
式(1)において、Raは、水素原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)又は炭素数1~6のアルキル基を示し、水素原子又はアルキル基が好ましい。Raとして採りうるアルキル基は、直鎖、分岐鎖又は環状鎖のいずれでもよく、その炭素数は1~3が好ましく、1がより好ましい。The endblocked chain has a component represented by the following formula (1). This makes it easy to adjust the CLogP value of the end-blocked chain within the above range, and can enhance the dispersion stability of the solid particles.
Figure 0007263536000004
In formula (1), Ra represents a hydrogen atom, a hydroxy group, a cyano group, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.) or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydrogen atom or an alkyl groups are preferred. The alkyl group that can be used as Ra may be linear, branched or cyclic, and preferably has 1 to 3 carbon atoms, more preferably 1 carbon atom.

Rbは、炭素数3以上の、直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基を示す。Rbとして採りうるアルキル基は、環状アルキル基以外の基であればよく、直鎖のアルキル基が好ましい。Rbとして採りうるアルキル基の炭素数は、とりわけ固体粒子の分散安定性を高めることができる点で、6以上であることが好ましく、8以上であることがより好ましく、10以上であることが更に好ましく、12以上であることが特に好ましい。このアルキル基の炭素数の上限は、特に制限されず、実際的には25以下であり、20以下であることが好ましく、15以下であることがより好ましい。 Rb represents a linear or branched alkyl group having 3 or more carbon atoms. Alkyl groups that can be used as Rb may be groups other than cyclic alkyl groups, and straight-chain alkyl groups are preferable. The number of carbon atoms in the alkyl group that can be taken as Rb is preferably 6 or more, more preferably 8 or more, and further preferably 10 or more, in that the dispersion stability of solid particles can be particularly enhanced. It is preferably 12 or more, and particularly preferably 12 or more. The upper limit of the number of carbon atoms in the alkyl group is not particularly limited, and is practically 25 or less, preferably 20 or less, and more preferably 15 or less.

末端ブロック鎖は、上記式(1)で表される構成成分を含む少なくとも2種の構成成分を含むことが好ましい。2種の構成成分は、式(1)で表される構成成分を少なくとも1種含んでいればよく、式(1)で表される構成成分からなる態様と、式(1)で表される構成成分と、その他の構成成分とからなる態様との両態様を包含する。末端ブロック鎖が含む構成成分の種類数は、2種以上が好ましく、2~5種がより好ましく、2種又は3種が更に好ましい。末端ブロック鎖は、式(1)で表される構成成分1種と、その他の構成成分1種とを含む2種からなる鎖が好ましい。 The endblocked chain preferably comprises at least two constituents including the constituent represented by formula (1) above. The two components may contain at least one component represented by the formula (1), and an embodiment comprising the component represented by the formula (1) and a component represented by the formula (1) It includes both aspects of constituents and aspects consisting of other constituents. The number of types of constituent components contained in the end-blocked chain is preferably 2 or more, more preferably 2 to 5, and even more preferably 2 or 3. The end-blocked chain is preferably a two-component chain containing one component represented by formula (1) and one other component.

末端ブロック鎖が有するその他の構成成分としては、式(1)で表される構成成分と共重合可能な化合物に由来する構成成分が挙げられ、例えば、エチレン性不飽和結合含有化合物に由来する構成成分が挙げられる。
エチレン性不飽和結合含有化合物としては、特に制限されず、例えば、(メタ)アクリル酸化合物、(メタ)アクリル酸エステル化合物、(メタ)アクリルアミド化合物及び(メタ)アクリルニトリル化合物等の(メタ)アクリル化合物、更には、スチレン化合物、ビニルナフタレン化合物、ビニルカルバゾール化合物、アリル化合物、ビニルエーテル化合物、ビニルエステル化合物、イタコン酸ジアルキル化合物、不飽和カルボン酸無水物等のビニル化合物等が挙げられる。中でも、(メタ)アクリル化合物が好ましく、(メタ)アクリル酸化合物又は(メタ)アクリル酸エステル化合物がより好ましく、(メタ)アクリル酸エステル化合物が更に好ましい。(メタ)アクリル酸エステル化合物としては、(メタ)アクリル酸の各種エステル化合物が挙げられ、例えば、アルキルエステル化合物、アリールエステル化合物、ヘテロ環エステル化合物が挙げられ、アルキルエステル化合物が好ましい。
上記エチレン性不飽和結合含有化合物は、公知の化合物を特に制限されることなく用いることができる。また、各エステル化合物を形成する、アルキル基、アリール基及びヘテロ環基も、特に制限されず、後述する置換基Zにおける各基を挙げることができる。ただし、(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物は、上記式(1)で表される構成成分を導く化合物とは異なり、例えば、炭素数1又は2の短鎖アルキル基若しくは環状アルキル基の(メタ)アクリル酸エステル化合物が挙げられ、具体的には、(メタ)アクリル酸メチルエステル化合物、(メタ)アクリル酸エチルエステル化合物、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルエステル化合物が挙げられる。
Other constituents possessed by the terminal block chain include constituents derived from compounds copolymerizable with the constituent represented by formula (1), for example, constituents derived from ethylenically unsaturated bond-containing compounds ingredients.
The ethylenically unsaturated bond-containing compound is not particularly limited, and examples thereof include (meth) acrylic compounds such as (meth) acrylic acid compounds, (meth) acrylic acid ester compounds, (meth) acrylamide compounds and (meth) acrylonitrile compounds. compounds, further vinyl compounds such as styrene compounds, vinyl naphthalene compounds, vinyl carbazole compounds, allyl compounds, vinyl ether compounds, vinyl ester compounds, dialkyl itaconate compounds, unsaturated carboxylic acid anhydrides, and the like. Among them, (meth)acrylic compounds are preferred, (meth)acrylic acid compounds or (meth)acrylic acid ester compounds are more preferred, and (meth)acrylic acid ester compounds are even more preferred. (Meth)acrylic acid ester compounds include various ester compounds of (meth)acrylic acid, such as alkyl ester compounds, aryl ester compounds, and heterocyclic ester compounds, with alkyl ester compounds being preferred.
As the ethylenically unsaturated bond-containing compound, known compounds can be used without particular limitation. Also, the alkyl group, aryl group and heterocyclic group forming each ester compound are not particularly limited, and each group in the substituent Z described later can be mentioned. However, the (meth)acrylic acid alkyl ester compound is different from the compound leading to the constituent represented by the above formula (1), and is, for example, a short-chain alkyl group having 1 or 2 carbon atoms or a cyclic alkyl group (meth) Acrylic acid ester compounds include, specifically, (meth)acrylic acid methyl ester compounds, (meth)acrylic acid ethyl ester compounds, and (meth)acrylic acid cyclohexyl ester compounds.

上記式(1)で表される構成成分、及びその他の構成成分は置換基を有していてもよい。置換基としては、特に制限されず、好ましくは後述する置換基Zから選択される基が挙げられる。置換基は、CLogP値の点で、後述する官能基群Gから選択される官能基以外の置換基であることも好ましい態様の1つである。上記式(1)で表される構成成分は置換基を有さないことが好ましい態様の1つである。 The component represented by the above formula (1) and other components may have a substituent. The substituent is not particularly limited, and preferably includes a group selected from substituents Z described later. In terms of the CLogP value, it is also one of preferred embodiments that the substituent is a substituent other than a functional group selected from the functional group group G described later. It is one of preferred embodiments that the component represented by the above formula (1) does not have a substituent.

末端ブロック鎖は、式(1)で表される構成成分で形成されるブロック鎖、又は式(1)で表される構成成分とエチレン性不飽和結合含有化合物由来の構成成分とで形成されるブロック鎖が好ましく、式(1)で表される構成成分で形成されるブロック鎖、又は式(1)で表される構成成分と短鎖アルキル基の(メタ)アクリル酸エステル化合物由来の構成成分とで形成されるブロック鎖がより好ましく、固体粒子の分散安定性と固体粒子同士の結着性とを高い水準で両立できる点で、式(1)で表される構成成分と短鎖アルキル基の(メタ)アクリル酸エステル化合物由来の構成成分とで形成されるブロック鎖が更に好ましい。 The terminal block chain is formed from a block chain formed from the constituent represented by formula (1), or from the constituent represented by formula (1) and a constituent derived from an ethylenically unsaturated bond-containing compound. A block chain is preferred, and a block chain formed by the component represented by formula (1), or a component derived from a (meth)acrylic acid ester compound of the component represented by formula (1) and a short-chain alkyl group A block chain formed by and is more preferable, and in that it is possible to achieve a high level of both the dispersion stability of solid particles and the binding property between solid particles, the component represented by formula (1) and a short-chain alkyl group A block chain formed with a component derived from a (meth)acrylic acid ester compound of is more preferable.

末端ブロック鎖が式(1)で表される構成成分とエチレン性不飽和結合含有化合物由来の構成成分等のその他の構成成分との共重合鎖である場合、末端ブロック鎖における各構成成分の結合様式は、特に制限されず、ランダム結合(ランダム共重合鎖)でも交互結合(交互共重合鎖)でもよいが、ランダム結合が好ましい。 When the end block chain is a copolymer chain of the component represented by formula (1) and other components such as a component derived from an ethylenically unsaturated bond-containing compound, the binding of each component in the end block chain The mode is not particularly limited, and may be random bonding (random copolymer chain) or alternating bonding (alternating copolymer chain), but random bonding is preferred.

末端ブロック鎖中における、式(1)で表される構成成分の含有量は、特に制限されず、CLogP値を考慮して適宜に決定される。例えば、式(1)で表される構成成分の含有量は、全構成成分に対して、10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましく、30モル%以上が更に好ましい。上限は、特に制限されず、100モル%とすることもでき、90モル%以下が好ましい。末端ブロック鎖が共重合鎖である場合、式(1)で表される構成成分の含有量の下限は上記の通りであり、上限は、90モル%以下が好ましく、80モル%以下がより好ましく、70モル%以下が更に好ましく、50モル%以下が特に好ましい。
末端ブロック鎖中における、その他の構成成分(エチレン性不飽和結合含有化合物由来の構成成分)の含有量は、特に制限されず、CLogP値を考慮して適宜に決定される。例えば、全構成成分に対して、10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましく、30モル%以上が更に好ましく、50モル%以上が特に好ましい。上限は、90モル%以下が好ましく、80モル%以下がより好ましく、70モル%以下が更に好ましい。
The content of the component represented by formula (1) in the end-blocked chain is not particularly limited, and is appropriately determined in consideration of the CLogP value. For example, the content of the component represented by formula (1) is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more, and still more preferably 30 mol% or more, relative to all the components. The upper limit is not particularly limited, and may be 100 mol %, preferably 90 mol % or less. When the terminal block chain is a copolymer chain, the lower limit of the content of the component represented by formula (1) is as described above, and the upper limit is preferably 90 mol% or less, more preferably 80 mol% or less. , is more preferably 70 mol % or less, and particularly preferably 50 mol % or less.
The content of other constituents (constituents derived from the ethylenically unsaturated bond-containing compound) in the terminal block chain is not particularly limited, and is appropriately determined in consideration of the CLogP value. For example, it is preferably 10 mol % or more, more preferably 20 mol % or more, even more preferably 30 mol % or more, and particularly preferably 50 mol % or more, based on all constituent components. The upper limit is preferably 90 mol% or less, more preferably 80 mol% or less, and even more preferably 70 mol% or less.

- 極性ブロック鎖 -
ブロック重合鎖を形成する極性ブロック鎖は、ブロック共重合鎖においても、またブロック重合鎖がブロックポリマーに組み込まれた際においても、末端ブロック鎖に隣接して結合するブロック鎖である。極性ブロック鎖にはその末端に結合する末端基は含まない。
この極性ブロック鎖は、CLogP値が1以下であれば、その化学構造は特に制限されない。極性ブロック鎖のCLogP値が1以下であることにより、ブロックポリマーが所定の大きさのバインダー粒子を形成でき、更に固体粒子の分散安定性(低抵抗化)と固体粒子同士の結着性とを高い水準で両立できる。特に固体粒子同士の結着性を更に高めることができる点で、極性ブロック鎖のCLogP値は、0.9以下であることが好ましく、0.8以下であることがより好ましく、0.7以下であることが更に好ましい。CLogP値の下限値は、特に制限されず、実際的には-3以上であり、-2以上であることが好ましい。
- Polar block chain -
A polar block chain forming a block polymer chain is a block chain that is adjacently attached to an end block chain both in a block copolymer chain and when the block polymer chain is incorporated into a block polymer. A polar block chain does not include an end group attached to its end.
The chemical structure of this polar block chain is not particularly limited as long as the CLogP value is 1 or less. When the CLogP value of the polar block chain is 1 or less, the block polymer can form binder particles of a predetermined size, and furthermore, the dispersion stability (lower resistance) of solid particles and the binding property between solid particles are improved. Able to meet high standards. In particular, the CLogP value of the polar block chain is preferably 0.9 or less, more preferably 0.8 or less, and 0.7 or less in terms of further enhancing the binding property between solid particles. is more preferable. The lower limit of the CLogP value is not particularly limited, and is practically -3 or more, preferably -2 or more.

極性ブロック鎖のCLogP値は、極性ブロック鎖全体のCLogP値を意味する。すなわち、極性ブロック鎖を形成する構成成分及びそのモル分率に基づいて算出される値であり、極性ブロック鎖に末端基が結合している場合、この末端基は考慮(算入)しない。また、各構成成分のCLogP値は、末端ブロック鎖に組み込まれた状態(重合後の形態)における値ではなく、構成成分を導く化合物(重合性化合物)における値を採用する。
極性ブロック鎖のCLogP値は、末端ブロック鎖と同様にして算出できる。
The CLogP value of the polar block chain means the CLogP value of the entire polar block chain. That is, it is a value calculated based on the constituent components forming the polar block chain and their molar fractions, and when a terminal group is bound to the polar block chain, this terminal group is not considered (included). In addition, the CLogP value of each component adopts the value in the compound (polymerizable compound) leading to the component, not the value in the state incorporated in the terminal block chain (form after polymerization).
CLogP values for polar-blocked chains can be calculated in the same manner as for end-blocked chains.

極性ブロック鎖と少なくとも1つの末端ブロック鎖とのCLogP値の差[末端ブロック鎖のCLogP値-極性ブロック鎖のCLogP値]は、特に制限されないが、固体粒子の分散安定性(低抵抗化)と固体粒子同士の結着性とをバランスよく両立できる点で、例えば、1~20とすることができ、2~15が好ましく、3~10より好ましい。 The difference in CLogP value between the polar block chain and at least one terminal block chain [the CLogP value of the terminal block chain - the CLogP value of the polar block chain] is not particularly limited; For example, it can be from 1 to 20, preferably from 2 to 15, and more preferably from 3 to 10, in terms of achieving a good balance between the binding properties of the solid particles.

極性ブロック鎖のCLogP値は、構成成分を導く化合物の種類及び含有量によって調整でき、構成成分を導く化合物のCLogP値は、例えばその化学構造、更には官能基群Gから選択される官能基の有無等によって、適宜に調整できる。 The CLogP value of the polar block chain can be adjusted by the type and content of the compound that leads to the constituent component, and the CLogP value of the compound that leads to the constituent component is determined, for example, by its chemical structure and the functional group selected from functional group group G. It can be appropriately adjusted depending on the presence or absence.

極性ブロック鎖を構成する構成成分を導く重合性化合物としては、CLogP値を満足する限り特に制限されないが、例えば、上記式(3)のDを導く共重合性化合物が挙げられる。中でも、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸エステル化合物が好ましく、(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物がより好ましい。重合性化合物は、置換基を有していてもよい。置換基としては特に制限されず、後述する置換基Zから選択される基が挙げられ、中でも、CLogP値の点で、下記官能基群Gから選択される官能基を有していることが好ましい。
極性ブロック鎖は、CLogP値が1以下となる限り、上記式(3)のDを導く共重合性化合物以外の化合物に由来する構成成分を含有していてもよい。このような化合物としては、特に制限されず、例えば、末端ブロック鎖を形成する構成成分が挙げられる。このような構成成分を含有する場合、極性ブロック鎖における構成成分の結合様式は特に制限されない。
The polymerizable compound leading to the component constituting the polar block chain is not particularly limited as long as it satisfies the CLogP value, and examples thereof include copolymerizable compounds leading to D in the above formula (3). Among them, (meth)acrylic acid or (meth)acrylic acid ester compounds are preferable, and (meth)acrylic acid alkyl ester compounds are more preferable. The polymerizable compound may have a substituent. The substituent is not particularly limited, and includes a group selected from the substituent Z described later. Among them, in terms of CLogP value, it is preferable to have a functional group selected from the following functional group group G. .
As long as the CLogP value is 1 or less, the polar block chain may contain constituents derived from compounds other than the copolymerizable compound leading to D in the above formula (3). Such compounds are not particularly limited, and include, for example, constituents that form end-blocked chains. When such a component is contained, the binding mode of the component in the polar block chain is not particularly limited.

<官能基群G>
ヒドロキシ基、メルカプト基、カルボキシ基、リン酸基、アミノ基、シアノ基、イソシアネート基、アミド基(好ましくは炭素数1~10のアミド基)、ウレア基(好ましくは炭素数1~10のウレア基)、ウレタン基(好ましくは炭素数1~10のウレタン基)、イミド基(好ましくは炭素数2~12のイミド基)、イソシアヌレート基
官能基群Gに属する官能基は、無機固体電解質の表面と物理的又は化学的な吸着能を有し、ブロックポリマーが無機固体電解質に対して強固な結着性を示す。官能基群Gに属する官能基の中でも、無機固体電解質に対する親和性が特に高い点で、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、アミド基、ウレア基又はウレタン基が好ましい。
アミド基、ウレア基、ウレタン基及びイミド基は、それぞれ、アミド結合(-CO-NR-)、ウレア結合(-NR-CO-NR-)、ウレタン結合(-NR-CO-O-)又はイミド結合(-CO-NR-CO-)を含む基であれば特に制限されない。Rは後述するRと同義である。上記各結合における一方の結合部分は極性ブロック鎖に結合し、他方の結合部分は任意の置換基(例えば後述する置換基Z)に結合する。イソシアヌレート基は、イソシアヌレート環骨格を有する基を示す。
<Functional group group G>
Hydroxy group, mercapto group, carboxy group, phosphoric acid group, amino group, cyano group, isocyanate group, amide group (preferably amide group having 1 to 10 carbon atoms), urea group (preferably urea group having 1 to 10 carbon atoms ), a urethane group (preferably a urethane group having 1 to 10 carbon atoms), an imide group (preferably an imide group having 2 to 12 carbon atoms), an isocyanurate group The functional group belonging to the functional group group G is the surface of the inorganic solid electrolyte and physical or chemical adsorptivity, and the block polymer exhibits strong binding to the inorganic solid electrolyte. Among the functional groups belonging to the functional group group G, a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, an amide group, a urea group, or a urethane group is preferable because of their particularly high affinity for the inorganic solid electrolyte.
The amide group, urea group, urethane group and imide group are respectively amide bond (-CO-NR-), urea bond (-NR-CO-NR-), urethane bond (-NR-CO-O-) or imide There is no particular limitation as long as it is a group containing a bond (--CO--NR--CO--). R has the same definition as RP described later. One of the binding moieties in each of the above bonds binds to the polar block chain, and the other binding moieties binds to an arbitrary substituent (for example, substituent Z described later). An isocyanurate group indicates a group having an isocyanurate ring skeleton.

極性ブロック鎖を構成する構成成分は、CLogP値が1以下である構成成分を含む限り、1種でも2種以上でもよく、CLogP値が1を超える構成成分を含んでいてもよい。
極性ブロック鎖中における、CLogP値が1以下である構成成分の含有量は、特に制限されず、全構成成分に対して、20モル%以上が好ましく、30モル%以上がより好ましく、40モル%以上が更に好ましい。極性ブロック鎖が共重合鎖である場合、CLogP値が1以下である構成成分の含有量の下限は上記の通りである。
As long as the component constituting the polar block chain contains a component with a CLogP value of 1 or less, one or two or more components may be used, and the component may contain a component with a CLogP value of more than 1.
The content of the component having a CLogP value of 1 or less in the polar block chain is not particularly limited, and is preferably 20 mol% or more, more preferably 30 mol% or more, and 40 mol% of the total component. The above is more preferable. When the polar block chain is a copolymer chain, the lower limit of the content of the component having a CLogP value of 1 or less is as described above.

ブロックポリマーにおける、末端ブロック鎖及び極性ブロック鎖の含有量は、それぞれ、ブロックポリマーがブロック重合鎖を含む態様、バインダー粒子の平均粒径、固体粒子同士の結着性等により変動するため一義的ではなく、これらを考慮して適宜に設定できる。
例えば、ブロックポリマーが式(2)で表される場合、ブロック重合鎖における、上述の末端ブロック鎖の含有量は、ブロックポリマーが所定の大きさのバインダー粒子を形成しやすく、固体粒子同士の結着性を改善できる点で、80モル%以下であることが好ましく、60モル%以下であることがより好ましく、45モル%以下であることが更に好ましく、35モル%以下であることが特に好ましい。下限値は、固体粒子の分散安定性の点で、10モル%以上であることが現実的であり、20モル%以上であることが好ましく、30モル%以上であることがより好ましい。
また、ブロック重合鎖における、上述の極性ブロック鎖の含有量は、ブロックポリマーが所定の大きさのバインダー粒子を形成しやすく、固体粒子の分散安定性の点で、90モル%以下であることが好ましく、80モル%以下であることがより好ましく、70モル以下であることが更に好ましい。下限値は、固体粒子同士の結着性を改善できる点で、20モル%以上であることが現実的であり、40モル%以上であることが好ましく、55モル%以上であることがより好ましく、65モル%以上であることがより好ましい。
なお、ブロック重合鎖が末端ブロック鎖又は極性ブロック鎖を複数有する場合、上記各ブロック鎖の含有量は合計含有量とする。
The content of terminal block chains and polar block chains in the block polymer is not unambiguous because it varies depending on the mode in which the block polymer contains block polymer chains, the average particle size of binder particles, the binding property between solid particles, and the like. However, it can be appropriately set in consideration of these.
For example, when the block polymer is represented by formula (2), the content of the terminal block chain in the block polymer chain is such that the block polymer easily forms binder particles of a predetermined size, and solid particles are bound together. It is preferably 80 mol% or less, more preferably 60 mol% or less, still more preferably 45 mol% or less, and particularly preferably 35 mol% or less, in terms of improving adhesion. . From the viewpoint of dispersion stability of solid particles, the lower limit is realistically 10 mol % or more, preferably 20 mol % or more, and more preferably 30 mol % or more.
The content of the above-mentioned polar block chain in the block polymer chain is preferably 90 mol % or less from the viewpoint of the block polymer easily forming binder particles of a predetermined size and the dispersion stability of solid particles. It is preferably 80 mol % or less, more preferably 70 mol or less. The lower limit is practically 20 mol% or more, preferably 40 mol% or more, more preferably 55 mol% or more, in terms of improving the binding property between solid particles. , more preferably 65 mol % or more.
When the block polymer chain has a plurality of terminal block chains or polar block chains, the content of each block chain is the total content.

ブロックポリマーが式(3)で表される場合、ブロック重合鎖Cにおける、上述の末端ブロック鎖の含有量は、90モル%以下が好ましく、85モル%以下であることがより好ましく、80モル%以下であることが更に好ましい。下限値は、10モル%以上であることが現実的であり、20モル%以上であることが好ましく、30モル%以上であることがより好ましい。
ブロック重合鎖における、上述の極性ブロック鎖の含有量は、60モル%以下であることが好ましく、50モル%以下であることがより好ましく、40モル%以下であることが更に好ましい。下限値は、5モル%以上であることが現実的であり、10モル%以上であることが好ましく、15モル%以上であることがより好ましい。
When the block polymer is represented by formula (3), the content of the terminal block chain in the block polymer chain C is preferably 90 mol% or less, more preferably 85 mol% or less, and 80 mol%. More preferably: The lower limit is practically 10 mol % or more, preferably 20 mol % or more, and more preferably 30 mol % or more.
The content of the polar block chain in the block polymer chain is preferably 60 mol % or less, more preferably 50 mol % or less, and even more preferably 40 mol % or less. The lower limit is practically 5 mol % or more, preferably 10 mol % or more, and more preferably 15 mol % or more.

ブロックポリマーが末端ブロック鎖及び極性ブロック鎖以外のブロック鎖を有する場合、このブロック鎖の、ブロックポリマー中の含有量は、特に制限されず、適宜に設定される。通常、末端ブロック鎖及び極性ブロック鎖の含有量との合計が100モル%となるように、各含有量が設定される。例えば、20モル%以下とすることができる。 When the block polymer has a block chain other than the terminal block chain and the polar block chain, the content of this block chain in the block polymer is not particularly limited and is appropriately set. Each content is usually set so that the sum of the content of the terminal block chain and the content of the polar block chain is 100 mol %. For example, it can be 20 mol % or less.

上述のブロック重合鎖を有するブロックポリマーは、通常のブロックポリマーの合成法、例えば特許文献1~4に記載の合成法に準じて、適宜に合成することができる。例えば、ブロック重合鎖を主鎖として含むブロックポリマーはリビング重合法により合成(重合)することができる。また、ブロック重合鎖を側鎖として含むブロックポリマーは、重合したブロック重合鎖を導入した化合物を、適宜共重合性化合物とともに共重合して合成することができる。
置換基又は官能基を組み込む方法としては、特に制限されず、例えば、置換基又は官能基官能基を有する化合物を共重合する方法、置換基又は官能基を有する(生じる)重合開始剤若しくは連鎖移動剤を用いる方法、高分子反応を利用する方法等が挙げられる。
The block polymer having the block polymer chain described above can be appropriately synthesized according to a general method for synthesizing a block polymer, for example, the synthesis methods described in Patent Documents 1 to 4. For example, a block polymer containing a block polymer chain as a main chain can be synthesized (polymerized) by a living polymerization method. A block polymer containing a block polymer chain as a side chain can be synthesized by copolymerizing a compound into which a polymerized block polymer chain has been introduced, together with an appropriate copolymerizable compound.
The method of incorporating a substituent or a functional group is not particularly limited. Examples include a method using an agent and a method using a polymer reaction.

バインダー粒子は、ブロックポリマーの合成(重合)方法若しくは条件等により、粒子状ブロックポリマーの分散媒として得ることができる。また、合成したブロックポリマーが溶液として得られる場合、通常適用される、乳化方法、溶媒置換法等により、粒子状ブロックポリマーの分散媒を得ることができる。バインダー粒子の平均粒径の調製方法は、ブロックポリマーの組成、質量平均分子量、更には上記合成条件、乳化条件等により、調整できる。 The binder particles can be obtained as a dispersion medium for the particulate block polymer by a block polymer synthesis (polymerization) method, conditions, or the like. Moreover, when the synthesized block polymer is obtained as a solution, a dispersion medium for the particulate block polymer can be obtained by an emulsification method, a solvent substitution method, or the like, which is usually applied. The method for preparing the average particle size of the binder particles can be adjusted by the composition of the block polymer, the weight average molecular weight, the synthesis conditions described above, the emulsification conditions, and the like.

- 置換基Z -
アルキル基(好ましくは炭素数1~20のアルキル基、例えばメチル、エチル、イソプロピル、t-ブチル、ペンチル、ヘプチル、1-エチルペンチル、ベンジル、2-エトキシエチル、1-カルボキシメチル等)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~20のアルケニル基、例えば、ビニル、アリル、オレイル等)、アルキニル基(好ましくは炭素数2~20のアルキニル基、例えば、エチニル、ブタジイニル、フェニルエチニル等)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~20のシクロアルキル基、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、4-メチルシクロヘキシル等、本明細書においてアルキル基というときには通常シクロアルキル基を含む意味であるが、ここでは別記する。)、アリール基(好ましくは炭素数6~26のアリール基、例えば、フェニル、1-ナフチル、4-メトキシフェニル、2-クロロフェニル、3-メチルフェニル等)、アラルキル基(好ましくは炭素数7~23のアラルキル基、例えば、ベンジル、フェネチル等)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数2~20のヘテロ環基で、より好ましくは、少なくとも1つの酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有する5又は6員環のヘテロ環基である。ヘテロ環基には芳香族ヘテロ環基及び脂肪族ヘテロ環基を含む。例えば、テトラヒドロピラン環基、テトラヒドロフラン環基、2-ピリジル、4-ピリジル、2-イミダゾリル、2-ベンゾイミダゾリル、2-チアゾリル、2-オキサゾリル、ピロリドン基等)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~20のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ベンジルオキシ等)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6~26のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ、1-ナフチルオキシ、3-メチルフェノキシ、4-メトキシフェノキシ等、本明細書においてアリールオキシ基というときにはアリーロイルオキシ基を含む意味である。)、ヘテロ環オキシ基(上記ヘテロ環基に-O-基が結合した基)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~20のアルコキシカルボニル基、例えば、エトキシカルボニル、2-エチルヘキシルオキシカルボニル、ドデシルオキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数6~26のアリールオキシカルボニル基、例えば、フェノキシカルボニル、1-ナフチルオキシカルボニル、3-メチルフェノキシカルボニル、4-メトキシフェノキシカルボニル等)、ヘテロ環オキシカルボニル基(上記ヘテロ環基に-O-CO-基が結合した基)、アミノ基(好ましくは炭素数0~20のアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基を含み、例えば、アミノ(-NH)、N,N-ジメチルアミノ、N,N-ジエチルアミノ、N-エチルアミノ、アニリノ等)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0~20のスルファモイル基、例えば、N,N-ジメチルスルファモイル、N-フェニルスルファモイル等)、アシル基(アルキルカルボニル基、アルケニルカルボニル基、アルキニルカルボニル基、アリールカルボニル基、ヘテロ環カルボニル基を含み、好ましくは炭素数1~20のアシル基、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル、オクタノイル、ヘキサデカノイル、アクリロイル、メタクリロイル、クロトノイル、ベンゾイル、ナフトイル、ニコチノイル等)、アシルオキシ基(アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、ヘテロ環カルボニルオキシ基を含み、好ましくは炭素数1~20のアシルオキシ基、例えば、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、オクタノイルオキシ、ヘキサデカノイルオキシ、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、クロトノイルオキシ、ベンゾイルオキシ、ナフトイルオキシ、ニコチノイルオキシ等)、アリーロイルオキシ基(好ましくは炭素数7~23のアリーロイルオキシ基、例えば、ベンゾイルオキシ等)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1~20のカルバモイル基、例えば、N,N-ジメチルカルバモイル、N-フェニルカルバモイル等)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数1~20のアシルアミノ基、例えば、アセチルアミノ、ベンゾイルアミノ等)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~20のアルキルチオ基、例えば、メチルチオ、エチルチオ、イソプロピルチオ、ベンジルチオ等)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6~26のアリールチオ基、例えば、フェニルチオ、1-ナフチルチオ、3-メチルフェニルチオ、4-メトキシフェニルチオ等)、ヘテロ環チオ基(上記ヘテロ環基に-S-基が結合した基)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1~20のアルキルスルホニル基、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル等)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6~22のアリールスルホニル基、例えば、ベンゼンスルホニル等)、アルキルシリル基(好ましくは炭素数1~20のアルキルシリル基、例えば、モノメチルシリル、ジメチルシリル、トリメチルシリル、トリエチルシリル等)、アリールシリル基(好ましくは炭素数6~42のアリールシリル基、例えば、トリフェニルシリル等)、アルコキシシリル基(好ましくは炭素数1~20のアルコキシシリル基、例えば、モノメトキシシリル、ジメトキシシリル、トリメトキシシリル、トリエトキシシリル等)、アリールオキシシリル基(好ましくは炭素数6~42のアリールオキシシリル基、例えば、トリフェニルオキシシリル等)、ホスホリル基(好ましくは炭素数0~20のリン酸基、例えば、-OP(=O)(R)、ホスホニル基(好ましくは炭素数0~20のホスホニル基、例えば、-P(=O)(R)、ホスフィニル基(好ましくは炭素数0~20のホスフィニル基、例えば、-P(R)、ホスホン酸基(好ましくは炭素数0~20のホスホン酸基、例えば、-PO(OR)、スルホ基(スルホン酸基)、カルボキシ基、ヒドロキシ基、スルファニル基、シアノ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)が挙げられる。Rは、水素原子又は置換基(好ましくは置換基Zから選択される基)である。
また、これらの置換基Zで挙げた各基は、上記置換基Zが更に置換していてもよい。
上記アルキル基、アルキレン基、アルケニル基、アルケニレン基、アルキニル基及び/又はアルキニレン基等は、環状でも鎖状でもよく、また直鎖でも分岐していてもよい。
- Substituent Z -
alkyl groups (preferably alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, pentyl, heptyl, 1-ethylpentyl, benzyl, 2-ethoxyethyl, 1-carboxymethyl, etc.), alkenyl groups (preferably alkenyl groups having 2 to 20 carbon atoms, such as vinyl, allyl, oleyl, etc.), alkynyl groups (preferably alkynyl groups having 2 to 20 carbon atoms, such as ethynyl, butadiynyl, phenylethynyl, etc.), cycloalkyl groups (Preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, for example, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, etc. In the present specification, the term alkyl group usually means including a cycloalkyl group, but here it is described separately. ), an aryl group (preferably an aryl group having 6 to 26 carbon atoms, such as phenyl, 1-naphthyl, 4-methoxyphenyl, 2-chlorophenyl, 3-methylphenyl, etc.), an aralkyl group (preferably having 7 carbon atoms to 23 aralkyl groups such as benzyl, phenethyl, etc.), heterocyclic groups (preferably heterocyclic groups having 2 to 20 carbon atoms, more preferably 5 or 5 having at least one oxygen atom, sulfur atom or nitrogen atom) It is a 6-membered heterocyclic group, including aromatic heterocyclic groups and aliphatic heterocyclic groups, such as tetrahydropyran ring group, tetrahydrofuran ring group, 2-pyridyl, 4-pyridyl, 2- imidazolyl, 2-benzimidazolyl, 2-thiazolyl, 2-oxazolyl, pyrrolidone groups, etc.), alkoxy groups (preferably alkoxy groups having 1 to 20 carbon atoms, such as methoxy, ethoxy, isopropyloxy, benzyloxy, etc.), aryloxy groups (Preferably an aryloxy group having 6 to 26 carbon atoms, such as phenoxy, 1-naphthyloxy, 3-methylphenoxy, 4-methoxyphenoxy, etc. In the present specification, an aryloxy group means an aryloxy group. ), a heterocyclic oxy group (a group in which an —O— group is bonded to the above heterocyclic group), an alkoxycarbonyl group (preferably an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms, such as ethoxycarbonyl, 2-ethylhexyloxycarbonyl , dodecyloxycarbonyl, etc.), aryloxycarbonyl groups (preferably aryloxycarbonyl groups having 6 to 26 carbon atoms, such as phenoxycarbonyl, 1-naphthyloxycarbonyl, 3-methylphenoxycarbonyl, 4-methoxyphenoxycarbonyl, etc.), Heterocyclic oxycarbonyl group (group in which -O-CO- group is bonded to the above heterocyclic group), amino group (preferably amino group having 0 to 20 carbon atoms, alkylamino group, arylamino group, for example, amino (—NH 2 ), N,N-dimethylamino, N,N-diethylamino, N-ethylamino, anilino, etc.), sulfamoyl group (preferably a sulfamoyl group having 0 to 20 carbon atoms, such as N,N-dimethylsulfur famoyl, N-phenylsulfamoyl, etc.), acyl groups (including alkylcarbonyl groups, alkenylcarbonyl groups, alkynylcarbonyl groups, arylcarbonyl groups, and heterocyclic carbonyl groups, preferably acyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as , acetyl, propionyl, butyryl, octanoyl, hexadecanoyl, acryloyl, methacryloyl, crotonoyl, benzoyl, naphthoyl, nicotinoyl, etc.), acyloxy groups (alkylcarbonyloxy groups, alkenylcarbonyloxy groups, alkynylcarbonyloxy groups, arylcarbonyloxy groups, including a heterocyclic carbonyloxy group, preferably an acyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, such as acetyloxy, propionyloxy, butyryloxy, octanoyloxy, hexadecanoyloxy, acryloyloxy, methacryloyloxy, crotonoyloxy, benzoyloxy , naphthoyloxy, nicotinoyloxy, etc.), aryloyloxy group (preferably an aryloyloxy group having 7 to 23 carbon atoms, such as benzoyloxy, etc.), carbamoyl group (preferably a carbamoyl group having 1 to 20 carbon atoms, For example, N,N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl, etc.), acylamino groups (preferably C1-20 acylamino groups, such as acetylamino, benzoylamino, etc.), alkylthio groups (preferably C1-20 (e.g., methylthio, ethylthio, isopropylthio, benzylthio, etc.), arylthio groups (preferably arylthio groups having 6 to 26 carbon atoms, e.g., phenylthio, 1-naphthylthio, 3-methylphenylthio, 4-methoxyphenylthio etc.), heterocyclic thio group (group in which -S- group is bonded to the above heterocyclic group), alkylsulfonyl group (preferably alkylsulfonyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as methylsulfonyl, ethylsulfonyl, etc.), aryl sulfonyl groups (preferably arylsulfonyl groups having 6 to 22 carbon atoms, such as benzenesulfonyl), alkylsilyl groups (preferably alkylsilyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as monomethylsilyl, dimethylsilyl, trimethylsilyl, triethylsilyl etc.), arylsilyl groups (preferably arylsilyl groups having 6 to 42 carbon atoms, such as triphenylsilyl), alkoxysilyl groups (preferably alkoxysilyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as monomethoxysilyl, dimethoxy silyl, trimethoxysilyl, triethoxysilyl, etc.), aryloxysilyl group (preferably an aryloxysilyl group having 6 to 42 carbon atoms, for example, triphenyloxysilyl etc.), phosphoryl group (preferably having 0 to 20 carbon atoms) Phosphate group, e.g., -OP(=O)(R P ) 2 ), phosphonyl group (preferably a phosphonyl group having 0 to 20 carbon atoms, e.g., -P(=O)(R P ) 2 ), phosphinyl group (preferably a phosphinyl group having 0 to 20 carbon atoms, such as —P(R P ) 2 ), a phosphonic acid group (preferably a phosphonic acid group having 0 to 20 carbon atoms, such as —PO(OR P ) 2 ), sulfo group (sulfonic acid group), carboxy group, hydroxy group, sulfanyl group, cyano group, halogen atom (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.). R P is a hydrogen atom or a substituent (preferably a group selected from substituent Z).
Further, each of the groups exemplified for the substituent Z may be further substituted with the substituent Z described above.
The alkyl group, alkylene group, alkenyl group, alkenylene group, alkynyl group and/or alkynylene group, etc. may be cyclic or chain, and may be linear or branched.

(バインダー粒子又はバインダー粒子を形成するブロックポリマーの物性若しくは特性等)
バインダー粒子(ブロックポリマー)の水分濃度は、100ppm(質量基準)以下が好ましい。また、このバインダー粒子は、ポリマーを晶析させて乾燥させてもよく、バインダー粒子の分散液をそのまま用いてもよい。
バインダー粒子を形成するブロックポリマーは、非晶質であることが好ましい。本発明において、ポリマーが「非晶質」であるとは、典型的には、ガラス転移温度で測定したときに結晶融解に起因する吸熱ピークが見られないことをいう。
(Physical properties, characteristics, etc. of binder particles or block polymers forming binder particles)
The water concentration of the binder particles (block polymer) is preferably 100 ppm (by mass) or less. Further, the binder particles may be obtained by drying the polymer by crystallizing the polymer, or by using the dispersion liquid of the binder particles as it is.
The block polymer forming the binder particles is preferably amorphous. In the present invention, a polymer being "amorphous" typically means that no endothermic peak due to crystalline melting is observed when measured at the glass transition temperature.

ブロックポリマーは、非架橋ポリマーであっても架橋ポリマーであってもよい。また、加熱又は電圧の印加によってポリマーの架橋が進行した場合には、下記分子量より大きな分子量となっていてもよい。好ましくは、全固体二次電池の使用開始時にポリマーが後述する範囲の質量平均分子量であることである。 A block polymer may be a non-crosslinked polymer or a crosslinked polymer. Further, when the polymer is crosslinked by heating or voltage application, the molecular weight may be larger than the molecular weight described below. Preferably, the weight-average molecular weight of the polymer is within the range described below at the start of use of the all-solid secondary battery.

ブロックポリマーの質量平均分子量は、特に制限されない。例えば、2,000以上が好ましく、3,000以上がより好ましく、4,000以上が更に好ましい。上限としては、5,000,000以下が実質的であるが、4,000,000以下が好ましく、3,000,000以下がより好ましく、1,000,000以下が更に好ましい。主鎖に上記ブロック重合鎖を有する場合、10,000以下とすることもできる。 The mass average molecular weight of the block polymer is not particularly limited. For example, 2,000 or more is preferable, 3,000 or more is more preferable, and 4,000 or more is still more preferable. The upper limit is substantially 5,000,000 or less, preferably 4,000,000 or less, more preferably 3,000,000 or less, and even more preferably 1,000,000 or less. When the main chain has the above block polymer chain, it can be 10,000 or less.

- 分子量の測定 -
本発明において、ポリマー(重合鎖)の分子量については、特に断らない限り、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって標準ポリスチレン換算の質量平均分子量又は数平均分子量をいう。その測定法としては、基本として下記条件1又は条件2(優先)の方法により測定した値とする。ただし、ポリマー又はマクロモノマーの種類によっては適宜適切な溶離液を選定して用いればよい。
(条件1)
カラム:TOSOH TSKgel Super AWM-H(商品名、東ソー社製)を2本つなげる
キャリア:10mMLiBr/N-メチルピロリドン
測定温度:40℃
キャリア流量:1.0ml/min
試料濃度:0.1質量%
検出器:RI(屈折率)検出器
(条件2)
カラム:TOSOH TSKgel Super HZM-H、TOSOH TSKgel Super HZ4000、TOSOH TSKgel Super HZ2000(いずれも商品名、東ソー社製)をつないだカラムを用いる。
キャリア:テトラヒドロフラン
測定温度:40℃
キャリア流量:1.0ml/min
試料濃度:0.1質量%
検出器:RI(屈折率)検出器
- Measurement of molecular weight -
In the present invention, unless otherwise specified, the molecular weight of a polymer (polymer chain) refers to the mass average molecular weight or number average molecular weight in terms of standard polystyrene by gel permeation chromatography (GPC). As a method of measurement, the values are basically measured by the method of Condition 1 or Condition 2 (priority) below. However, depending on the type of polymer or macromonomer, an appropriate eluent may be selected and used.
(Condition 1)
Column: Two TOSOH TSKgel Super AWM-H (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) are connected Carrier: 10 mM LiBr / N-methylpyrrolidone Measurement temperature: 40 ° C.
Carrier flow rate: 1.0 ml/min
Sample concentration: 0.1% by mass
Detector: RI (refractive index) detector (Condition 2)
Column: TOSOH TSKgel Super HZM-H, TOSOH TSKgel Super HZ4000, and TOSOH TSKgel Super HZ2000 (all trade names, manufactured by Tosoh Corporation) are used.
Carrier: Tetrahydrofuran Measurement temperature: 40°C
Carrier flow rate: 1.0 ml/min
Sample concentration: 0.1% by mass
Detector: RI (refractive index) detector

バインダー粒子に含まれるポリマーの具体例としては、実施例で合成したブロックポリマーB-1~B-16を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されない。 Specific examples of the polymer contained in the binder particles include the block polymers B-1 to B-16 synthesized in Examples, but the present invention is not limited thereto.

本発明の無機固体電解質含有組成物は、バインダー粒子を少なくとも1種含有していればよく、全固体二次電池に通常用いられるバインダーを含有していてもよい。
バインダー粒子の、無機固体電解質含有組成物中の含有量は、特に制限されないが、分散安定性及び結着性の点で、固形分100質量%において、0.1~10.0質量%であることが好ましく、0.2~5.0質量%であることがより好ましく、0.3~4.0質量%であることが更に好ましい。
The inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention may contain at least one type of binder particles, and may contain binders commonly used in all-solid secondary batteries.
The content of the binder particles in the inorganic solid electrolyte-containing composition is not particularly limited, but from the viewpoint of dispersion stability and binding properties, it is 0.1 to 10.0% by mass based on 100% by mass of solid content. preferably 0.2 to 5.0% by mass, even more preferably 0.3 to 4.0% by mass.

本発明において、固形分100質量%において、バインダー粒子の質量に対する、無機固体電解質と活物質の合計質量(総量)の質量比[(無機固体電解質の質量+活物質の質量)/(バインダー粒子の質量)]は、1,000~1の範囲が好ましい。この比率は更に500~2がより好ましく、100~10が更に好ましい。 In the present invention, at a solid content of 100% by mass, the mass ratio of the total mass (total mass) of the inorganic solid electrolyte and the active material to the mass of the binder particles [(mass of inorganic solid electrolyte + mass of active material) / (mass of binder particles mass)] is preferably in the range of 1,000 to 1. This ratio is more preferably 500-2, even more preferably 100-10.

<分散媒>
本発明の無機固体電解質含有組成物は、上記の各成分を分散させる分散媒を含有することが好ましい。
分散媒としては、使用環境において液状を示す有機化合物であればよく、例えば、各種有機溶媒が挙げられ、具体的には、アルコール化合物、エーテル化合物、アミド化合物、アミン化合物、ケトン化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、ニトリル化合物、エステル化合物等が挙げられる。
分散媒としては、非極性分散媒(疎水性の分散媒)でも極性分散媒(親水性の分散媒)でもよいが、優れた分散性を発現できる点で、非極性分散媒が好ましい。非極性分散媒とは、一般に水に対する親和性が低い性質をいうが、本発明においては、例えば、CLogP値が1.5~6の分散媒であることが好ましく、エステル化合物、ケトン化合物、エーテル化合物、香族化合物、脂肪族化合物等が挙げられる。
<Dispersion medium>
The inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention preferably contains a dispersion medium for dispersing the above components.
The dispersion medium may be any organic compound that exhibits a liquid state in the environment of use, and examples thereof include various organic solvents. Specific examples include alcohol compounds, ether compounds, amide compounds, amine compounds, ketone compounds, and aromatic compounds. , aliphatic compounds, nitrile compounds, ester compounds, and the like.
The dispersion medium may be either a non-polar dispersion medium (hydrophobic dispersion medium) or a polar dispersion medium (hydrophilic dispersion medium), but a non-polar dispersion medium is preferable in that excellent dispersibility can be exhibited. A non-polar dispersion medium generally refers to a property with low affinity for water. compounds, aromatic compounds, aliphatic compounds, and the like.

アルコール化合物としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、1-プロピルアルコール、2-プロピルアルコール、2-ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、1,6-ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、ソルビトール、キシリトール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオールが挙げられる。 Examples of alcohol compounds include methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propyl alcohol, 2-propyl alcohol, 2-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, 1,6-hexanediol, cyclohexanediol, sorbitol, xylitol, 2 -methyl-2,4-pentanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol.

エーテル化合物としては、例えば、アルキレングリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール等)、アルキレングリコールモノアルキルエーテル(エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等)、アルキレングリコールジアルキルエーテル(エチレングリコールジメチルエーテル等)、ジアルキルエーテル(ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル等)、環状エーテル(テトラヒドロフラン、ジオキサン(1,2-、1,3-及び1,4-の各異性体を含む)等)が挙げられる。 Examples of ether compounds include alkylene glycol (diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, etc.), alkylene glycol monoalkyl ether (ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, etc.), alkylene glycol dialkyl ethers (ethylene glycol dimethyl ether, etc.), dialkyl ethers (dimethyl ether, diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, etc.), cyclic and ethers (tetrahydrofuran, dioxane (including 1,2-, 1,3- and 1,4-isomers), etc.).

アミド化合物としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、2-ピロリジノン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ε-カプロラクタム、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルプロパンアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミドなどが挙げられる。 Examples of amide compounds include N,N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, ε-caprolactam, formamide, N-methylformamide, and acetamide. , N-methylacetamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpropanamide, hexamethylphosphoric triamide and the like.

アミン化合物としては、例えば、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、トリブチルアミンなどが挙げられる。
ケトン化合物としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、ジプロピルケトン、ジブチルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン(DIBK)、イソブチルプロピルケトン、sec-ブチルプロピルケトン、ペンチルプロピルケトン、ブチルプロピルケトンなどが挙げられる。
芳香族化合物としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。
脂肪族化合物としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、パラフィン、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油等が挙げられる。
ニトリル化合物としては、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、イソブチロニトリルなどが挙げられる。
エステル化合物としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酪酸プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、ペンタン酸ブチル、イソ酪酸エチル、イソ酪酸プロピル、イソ酪酸イソプロピル、イソ酪酸イソブチル、ピバル酸プロピル、ピバル酸イソプロピル、ピバル酸ブチル、ピバル酸イソブチルなどが挙げられる。
Examples of amine compounds include triethylamine, diisopropylethylamine, and tributylamine.
Ketone compounds include, for example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone (MIBK), cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, dipropyl ketone, dibutyl ketone, diisopropyl ketone, diisobutyl ketone (DIBK), isobutyl propyl ketone, sec- Butyl propyl ketone, pentyl propyl ketone, butyl propyl ketone and the like.
Examples of aromatic compounds include benzene, toluene, and xylene.
Examples of aliphatic compounds include hexane, heptane, octane, nonane, decane, dodecane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, decalin, paraffin, gasoline, naphtha, kerosene, and light oil.
Examples of nitrile compounds include acetonitrile, propionitrile, isobutyronitrile and the like.
Examples of ester compounds include ethyl acetate, butyl acetate, propyl acetate, propyl butyrate, isopropyl butyrate, butyl butyrate, isobutyl butyrate, butyl pentanoate, ethyl isobutyrate, propyl isobutyrate, isopropyl isobutyrate, isobutyl isobutyrate, and pivalic acid. propyl, isopropyl pivalate, butyl pivalate, isobutyl pivalate and the like.

本発明においては、中でも、エーテル化合物、ケトン化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、エステル化合物が好ましく、エステル化合物、ケトン化合物又はエーテル化合物がより好ましい。 In the present invention, among others, ether compounds, ketone compounds, aromatic compounds, aliphatic compounds, and ester compounds are preferred, and ester compounds, ketone compounds, and ether compounds are more preferred.

分散媒を構成する化合物の炭素数は特に制限されず、2~30が好ましく、4~20がより好ましく、6~15が更に好ましく、7~12が特に好ましい。 The number of carbon atoms in the compound constituting the dispersion medium is not particularly limited, and is preferably 2-30, more preferably 4-20, still more preferably 6-15, and particularly preferably 7-12.

分散媒を構成する化合物は、CLogP値が1以上であることが好ましく、1.5以上であることがより好ましく、2以上であることが更に好ましく、2.5以上であることが特に好ましい。上限は特に制限されないが、10以下であることが実際的であり、6以下であることが好ましい。
本発明において、分散媒のCLogP値とは、分散媒について、1-オクタノールと水への分配係数Pの常用対数LogPを計算によって求めた値である。CLogP値の計算方法は、分散媒としての化合物に対して算出すること以外は、上述の構成成分についてのCLogP値の算出方法と同じである。
分散媒を2種以上含有する場合、分散媒のCLogP値は、各分散媒のCLogP値と質量分率との積の和とする。
分散媒とブロック共重合鎖の末端ブロック鎖とのCLogP値の差[末端ブロック鎖のCLogP値-分散媒のCLogP値](絶対値)は、特に制限されないが、分散安定性の点で、例えば、0~5が好ましく、0.3~4がより好ましく、0.6~3がより更に好ましい。
The compound constituting the dispersion medium preferably has a CLogP value of 1 or more, more preferably 1.5 or more, even more preferably 2 or more, and particularly preferably 2.5 or more. Although the upper limit is not particularly limited, it is practically 10 or less, preferably 6 or less.
In the present invention, the CLogP value of a dispersion medium is a value obtained by calculating the common logarithm LogP of the distribution coefficient P of the dispersion medium between 1-octanol and water. The method for calculating the CLogP value is the same as the method for calculating the CLogP value for the constituent components described above, except that it is calculated for the compound as the dispersion medium.
When two or more types of dispersion medium are contained, the CLogP value of the dispersion medium is the sum of the product of the CLogP value and the mass fraction of each dispersion medium.
The difference in CLogP value between the dispersion medium and the terminal block chain of the block copolymer chain [the CLogP value of the terminal block chain - the CLogP value of the dispersion medium] (absolute value) is not particularly limited, but in terms of dispersion stability, for example , preferably 0 to 5, more preferably 0.3 to 4, and even more preferably 0.6 to 3.

このような分散媒を上記したものの中から挙げると、トルエン(CLogP=2.5)、キシレン(CLogP=3.12)、ヘキサン(CLogP=3.9)、ヘプタン(Hep、CLogP=4.4)、オクタン(CLogP=4.9)、シクロヘキサン(CLogP=3.4)、シクロオクタン(CLogP=4.5)、デカリン(CLogP=4.8)、ジイソブチルケトン(DIBK、CLogP=3.0)、ジブチルエーテル(DBE、CLogP=2.57)、酪酸ブチル(CLogP=2.8)、トリブチルアミン(CLogP=4.8)、メチルイソブチルケトン(MIBK、CLogP=1.31)、エチルシクロヘキサン(ECH、CLogP=3.4)等がある。 Examples of such dispersion media include toluene (C Log P = 2.5), xylene (C Log P = 3.12), hexane (C Log P = 3.9), heptane (Hep, C Log P = 4.4). ), octane (CLogP = 4.9), cyclohexane (CLogP = 3.4), cyclooctane (CLogP = 4.5), decalin (CLogP = 4.8), diisobutyl ketone (DIBK, CLogP = 3.0) , dibutyl ether (DBE, C Log P = 2.57), butyl butyrate (C Log P = 2.8), tributylamine (C Log P = 4.8), methyl isobutyl ketone (MIBK, C Log P = 1.31), ethylcyclohexane (ECH , CLogP=3.4).

分散媒は常圧(1気圧)での沸点が50℃以上であることが好ましく、70℃以上であることがより好ましい。上限は250℃以下であることが好ましく、220℃以下であることが更に好ましい。 The dispersion medium preferably has a boiling point of 50° C. or higher, more preferably 70° C. or higher, at normal pressure (1 atm). The upper limit is preferably 250°C or lower, more preferably 220°C or lower.

本発明の無機固体電解質含有組成物は、分散媒を少なくとも1種含有していればよく、2種以上含有してもよい。
本発明において、無機固体電解質含有組成物中の、分散媒の含有量は、特に制限されず適宜に設定することができる。例えば、無機固体電解質含有組成物中、20~80質量%が好ましく、30~70質量%がより好ましく、40~60質量%が特に好ましい。
The inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention may contain at least one dispersion medium, and may contain two or more dispersion mediums.
In the present invention, the content of the dispersion medium in the inorganic solid electrolyte-containing composition is not particularly limited and can be appropriately set. For example, it is preferably 20 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, and particularly preferably 40 to 60% by mass in the inorganic solid electrolyte-containing composition.

<活物質>
本発明の無機固体電解質含有組成物には、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの挿入放出が可能な活物質を含有することもできる。活物質としては、以下に説明するが、正極活物質及び負極活物質が挙げられる。
本発明において、活物質(正極活物質又は負極活物質)を含有する無機固体電解質含有組成物を電極組成物(正極組成物又は負極組成物)ということがある。
<Active material>
The composition containing an inorganic solid electrolyte of the present invention can also contain an active material capable of inserting and releasing metal ions belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table. Examples of the active material include a positive electrode active material and a negative electrode active material, which will be described below.
In the present invention, an inorganic solid electrolyte-containing composition containing an active material (positive electrode active material or negative electrode active material) may be referred to as an electrode composition (positive electrode composition or negative electrode composition).

(正極活物質)
正極活物質は、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの挿入放出が可能な活物質であり、可逆的にリチウムイオンを挿入及び放出できるものが好ましい。その材料は、上記特性を有するものであれば、特に制限はなく電池を分解して、遷移金属酸化物、又は、有機物、硫黄などのLiと複合化できる元素などでもよい。
中でも、正極活物質としては、遷移金属酸化物を用いることが好ましく、遷移金属元素M(Co、Ni、Fe、Mn、Cu及びVから選択される1種以上の元素)を有する遷移金属酸化物がより好ましい。また、この遷移金属酸化物に元素M(リチウム以外の金属周期律表の第1(Ia)族の元素、第2(IIa)族の元素、Al、Ga、In、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P及びBなどの元素)を混合してもよい。混合量としては、遷移金属元素Mの量(100モル%)に対して0~30モル%が好ましい。Li/Mのモル比が0.3~2.2になるように混合して合成されたものが、より好ましい。
遷移金属酸化物の具体例としては、(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物、(MB)スピネル型構造を有する遷移金属酸化物、(MC)リチウム含有遷移金属リン酸化合物、(MD)リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物及び(ME)リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物等が挙げられる。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material is an active material capable of inserting and releasing metal ions belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and preferably capable of reversibly inserting and releasing lithium ions. The material is not particularly limited as long as it has the above characteristics, and may be an element such as a transition metal oxide, an organic substance, sulfur, or the like that can be combined with Li by decomposing the battery.
Among them, it is preferable to use a transition metal oxide as the positive electrode active material. objects are more preferred. Further, the transition metal oxide may contain an element M b (an element of group 1 (Ia) of the periodic table of metals other than lithium, an element of group 2 (IIa) of the periodic table, Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, elements such as Sb, Bi, Si, P and B) may be mixed. The mixing amount is preferably 0 to 30 mol % with respect to the amount (100 mol %) of the transition metal element Ma . More preferred is one synthesized by mixing so that the Li/M a molar ratio is 0.3 to 2.2.
Specific examples of the transition metal oxide include (MA) a transition metal oxide having a layered rock salt structure, (MB) a transition metal oxide having a spinel structure, (MC) a lithium-containing transition metal phosphate compound, (MD ) lithium-containing transition metal halide phosphate compounds and (ME) lithium-containing transition metal silicate compounds.

(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物の具体例として、LiCoO(コバルト酸リチウム[LCO])、LiNi(ニッケル酸リチウム)、LiNi0.85Co0.10Al0.05(ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム[NCA])、LiNi1/3Co1/3Mn1/3(ニッケルマンガンコバルト酸リチウム[NMC])及びLiNi0.5Mn0.5(マンガンニッケル酸リチウム)が挙げられる。
(MB)スピネル型構造を有する遷移金属酸化物の具体例として、LiMn(LMO)、LiCoMnO、LiFeMn、LiCuMn、LiCrMn及びLiNiMnが挙げられる。
(MC)リチウム含有遷移金属リン酸化合物としては、例えば、LiFePO及びLiFe(PO等のオリビン型リン酸鉄塩、LiFeP等のピロリン酸鉄類、LiCoPO等のリン酸コバルト類並びにLi(PO(リン酸バナジウムリチウム)等の単斜晶ナシコン型リン酸バナジウム塩が挙げられる。
(MD)リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物としては、例えば、LiFePOF等のフッ化リン酸鉄塩、LiMnPOF等のフッ化リン酸マンガン塩及びLiCoPOF等のフッ化リン酸コバルト類が挙げられる。
(ME)リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物としては、例えば、LiFeSiO、LiMnSiO、LiCoSiO等が挙げられる。
本発明では、(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物が好ましく、LCO又はNMCがより好ましい。
(MA) Specific examples of transition metal oxides having a layered rocksalt structure include LiCoO 2 (lithium cobaltate [LCO]), LiNi 2 O 2 (lithium nickelate), LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.85 . 05O2 ( lithium nickel cobalt aluminum oxide [NCA]), LiNi1 /3Co1/ 3Mn1 / 3O2 (lithium nickel manganese cobaltate [NMC]) and LiNi0.5Mn0.5O2 ( lithium manganese nickelate).
(MB) Specific examples of transition metal oxides having a spinel structure include LiMn 2 O 4 (LMO), LiCoMnO 4 , Li 2 FeMn 3 O 8 , Li 2 CuMn 3 O 8 , Li 2 CrMn 3 O 8 and Li 2NiMn3O8 . _
Examples of (MC) lithium-containing transition metal phosphate compounds include olivine-type iron phosphates such as LiFePO 4 and Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , iron pyrophosphates such as LiFeP 2 O 7 , and LiCoPO 4 . and monoclinic Nasicon-type vanadium phosphates such as Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 (lithium vanadium phosphate).
Examples of (MD) lithium-containing transition metal halogenated phosphate compounds include iron fluorophosphates such as Li 2 FePO 4 F, manganese fluorophosphates such as Li 2 MnPO 4 F, and Li 2 CoPO 4 F. and cobalt fluoride phosphates.
(ME) Lithium-containing transition metal silicate compounds include, for example, Li 2 FeSiO 4 , Li 2 MnSiO 4 , Li 2 CoSiO 4 and the like.
In the present invention, transition metal oxides having a (MA) layered rocksalt structure are preferred, and LCO or NMC is more preferred.

正極活物質の形状は特に制限されないが粒子状が好ましい。正極活物質の平均粒径(体積平均粒子径)は特に制限されない。例えば、0.1~50μmとすることができる。正極活物質粒子の平均粒径は、上記無機固体電解質の平均粒径と同様にして測定できる。正極活物質を所定の粒子径にするには、通常の粉砕機又は分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミル又は篩などが好適に用いられる。粉砕時には水又はメタノール等の分散媒を共存させた湿式粉砕も行うことができる。所望の粒子径とするためには分級を行うことが好ましい。分級は、特に限定はなく、篩、風力分級機などを用いて行うことができる。分級は乾式及び湿式ともに用いることができる。
焼成法によって得られた正極活物質は、水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、有機溶剤にて洗浄した後使用してもよい。
Although the shape of the positive electrode active material is not particularly limited, it is preferably particulate. The average particle size (volume average particle size) of the positive electrode active material is not particularly limited. For example, it can be 0.1 to 50 μm. The average particle size of the positive electrode active material particles can be measured in the same manner as the average particle size of the inorganic solid electrolyte. A normal pulverizer or classifier is used to reduce the positive electrode active material to a predetermined particle size. For example, a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibrating ball mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a whirling jet mill, a sieve, or the like is preferably used. At the time of pulverization, wet pulverization can also be performed in which a dispersion medium such as water or methanol is allowed to coexist. Classification is preferably carried out in order to obtain a desired particle size. Classification is not particularly limited, and can be performed using a sieve, an air classifier, or the like. Both dry and wet classification can be used.
The positive electrode active material obtained by the calcination method may be washed with water, an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, or an organic solvent before use.

正極活物質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
正極活物質層を形成する場合、正極活物質層の単位面積(cm)当たりの正極活物質の質量(mg)(目付量)は特に制限されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができ、例えば、1~100mg/cmとすることができる。
A positive electrode active material may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type.
When forming the positive electrode active material layer, the mass (mg) (basis weight) of the positive electrode active material per unit area (cm 2 ) of the positive electrode active material layer is not particularly limited. It can be determined appropriately according to the designed battery capacity, and can be, for example, 1 to 100 mg/cm 2 .

正極活物質の、無機固体電解質含有組成物中における含有量は特に制限されず、固形分100質量%において、10~97質量%が好ましく、30~95質量%がより好ましく、40~93質量%が更に好ましく、50~90質量%が特に好ましい。 The content of the positive electrode active material in the inorganic solid electrolyte-containing composition is not particularly limited, and is preferably 10 to 97% by mass, more preferably 30 to 95% by mass, and 40 to 93% by mass based on a solid content of 100% by mass. is more preferred, and 50 to 90% by mass is particularly preferred.

(負極活物質)
負極活物質は、周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの挿入放出が可能な活物質であり、可逆的にリチウムイオンを挿入及び放出できるものが好ましい。その材料は、上記特性を有するものであれば、特に制限はなく、炭素質材料、金属酸化物、金属複合酸化物、リチウム単体、リチウム合金、リチウムと合金形成可能(合金化可能)な負極活物質等が挙げられる。中でも、炭素質材料、金属複合酸化物又はリチウム単体が信頼性の点から好ましく用いられる。全固体二次電池の大容量化が可能となる点では、リチウムと合金化可能な活物質が好ましい。本発明の固体電解質組成物で形成した構成層は固体粒子同士の強固な結着状態を維持できるため、負極活物質としてリチウムと合金形成可能な負極活物質を用いることができる。これにより、全固体二次電池の大容量化と電池の長寿命化とが可能となる。
(Negative electrode active material)
The negative electrode active material is an active material capable of inserting and releasing metal ions belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and preferably capable of reversibly inserting and releasing lithium ions. The material is not particularly limited as long as it has the above properties, and carbonaceous materials, metal oxides, metal composite oxides, elemental lithium, lithium alloys, negative electrode active materials that can be alloyed with lithium (alloyable). substances and the like. Among them, a carbonaceous material, a metal composite oxide, or lithium simple substance is preferably used from the viewpoint of reliability. An active material that can be alloyed with lithium is preferable from the viewpoint that the capacity of an all-solid secondary battery can be increased. Since the constituent layer formed from the solid electrolyte composition of the present invention can maintain a strong binding state between the solid particles, a negative electrode active material capable of forming an alloy with lithium can be used as the negative electrode active material. This makes it possible to increase the capacity of the all-solid secondary battery and extend the life of the battery.

負極活物質として用いられる炭素質材料とは、実質的に炭素からなる材料である。例えば、石油ピッチ、アセチレンブラック(AB)等のカーボンブラック、黒鉛(天然黒鉛、気相成長黒鉛等の人造黒鉛等)、及びPAN(ポリアクリロニトリル)系の樹脂若しくはフルフリルアルコール樹脂等の各種の合成樹脂を焼成した炭素質材料を挙げることができる。更に、PAN系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、脱水PVA(ポリビニルアルコール)系炭素繊維、リグニン炭素繊維、ガラス状炭素繊維及び活性炭素繊維等の各種炭素繊維類、メソフェーズ微小球体、グラファイトウィスカー並びに平板状の黒鉛等を挙げることもできる。
これらの炭素質材料は、黒鉛化の程度により難黒鉛化炭素質材料(ハードカーボンともいう。)と黒鉛系炭素質材料に分けることもできる。また炭素質材料は、特開昭62-22066号公報、特開平2-6856号公報、同3-45473号公報に記載される面間隔又は密度、結晶子の大きさを有することが好ましい。炭素質材料は、単一の材料である必要はなく、特開平5-90844号公報記載の天然黒鉛と人造黒鉛の混合物、特開平6-4516号公報記載の被覆層を有する黒鉛等を用いることもできる。
炭素質材料としては、ハードカーボン又は黒鉛が好ましく用いられ、黒鉛がより好ましく用いられる。
A carbonaceous material used as a negative electrode active material is a material substantially composed of carbon. For example, petroleum pitch, carbon black such as acetylene black (AB), graphite (natural graphite, artificial graphite such as vapor-grown graphite, etc.), and various synthetics such as PAN (polyacrylonitrile)-based resin or furfuryl alcohol resin A carbonaceous material obtained by baking a resin can be mentioned. Furthermore, various carbon fibers such as PAN-based carbon fiber, cellulose-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor growth carbon fiber, dehydrated PVA (polyvinyl alcohol)-based carbon fiber, lignin carbon fiber, vitreous carbon fiber and activated carbon fiber. , mesophase microspheres, graphite whiskers and tabular graphite.
These carbonaceous materials can be classified into non-graphitizable carbonaceous materials (also referred to as hard carbon) and graphitic carbonaceous materials according to the degree of graphitization. The carbonaceous material preferably has the interplanar spacing or density and crystallite size described in JP-A-62-22066, JP-A-2-6856 and JP-A-3-45473. The carbonaceous material does not have to be a single material, and a mixture of natural graphite and artificial graphite described in JP-A-5-90844, graphite having a coating layer described in JP-A-6-4516, etc. can be used. can also
As the carbonaceous material, hard carbon or graphite is preferably used, and graphite is more preferably used.

負極活物質として適用される金属若しくは半金属元素の酸化物としては、リチウムを吸蔵及び放出可能な酸化物であれば特に制限されず、金属元素の酸化物(金属酸化物)、金属元素の複合酸化物若しくは金属元素と半金属元素との複合酸化物(纏めて金属複合酸化物という。)、半金属元素の酸化物(半金属酸化物)が挙げられる。これらの酸化物としては、非晶質酸化物が好ましく、更に金属元素と周期律表第16族の元素との反応生成物であるカルコゲナイドも好ましく挙げられる。本発明において、半金属元素とは、金属元素と非半金属元素との中間の性質を示す元素をいい、通常、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン及びテルルの6元素を含み、更にはセレン、ポロニウム及びアスタチンの3元素を含む。また、非晶質とは、CuKα線を用いたX線回折法で、2θ値で20°~40°の領域に頂点を有するブロードな散乱帯を有するものを意味し、結晶性の回折線を有してもよい。2θ値で40°~70°に見られる結晶性の回折線の内最も強い強度が、2θ値で20°~40°に見られるブロードな散乱帯の頂点の回折線強度の100倍以下であるのが好ましく、5倍以下であるのがより好ましく、結晶性の回折線を有さないことが特に好ましい。 The oxide of a metal or metalloid element that is applied as a negative electrode active material is not particularly limited as long as it is an oxide that can occlude and release lithium. Examples include oxides, composite oxides of metal elements and metalloid elements (collectively referred to as metal composite oxides), and oxides of metalloid elements (semimetal oxides). As these oxides, amorphous oxides are preferred, and chalcogenides, which are reaction products of metal elements and Group 16 elements of the periodic table, are also preferred. In the present invention, the metalloid element refers to an element that exhibits intermediate properties between metal elements and non-metalloid elements, and usually includes the six elements boron, silicon, germanium, arsenic, antimony and tellurium, and further selenium. , polonium and astatine. In addition, the term "amorphous" means one having a broad scattering band with an apex in the region of 20° to 40° in 2θ value in an X-ray diffraction method using CuKα rays, and a crystalline diffraction line. may have. The strongest intensity among the crystalline diffraction lines seen at 2θ values of 40° to 70° is 100 times or less than the diffraction line intensity at the top of the broad scattering band seen at 2θ values of 20° to 40°. is preferable, more preferably 5 times or less, and it is particularly preferable not to have a crystalline diffraction line.

上記非晶質酸化物及びカルコゲナイドからなる化合物群の中でも、半金属元素の非晶質酸化物又は上記カルコゲナイドがより好ましく、周期律表第13(IIIB)族~15(VB)族の元素(例えば、Al、Ga、Si、Sn、Ge、Pb、Sb及びBi)から選択される1種単独若しくはそれらの2種以上の組み合わせからなる(複合)酸化物、又はカルコゲナイドが特に好ましい。好ましい非晶質酸化物及びカルコゲナイドの具体例としては、例えば、Ga、GeO、PbO、PbO、Pb、Pb、Pb、Sb、Sb、SbBi、SbSi、Sb、Bi、Bi、GeS、PbS、PbS、Sb又はSbが好ましく挙げられる。
Sn、Si、Geを中心とする非晶質酸化物に併せて用いることができる負極活物質としては、リチウムイオン又はリチウム金属を吸蔵及び/又は放出できる炭素質材料、リチウム単体、リチウム合金、リチウムと合金化可能な負極活物質が好適に挙げられる。
Among the compound group consisting of the above amorphous oxides and chalcogenides, amorphous oxides of metalloid elements or the above chalcogenides are more preferable, and elements of groups 13 (IIIB) to 15 (VB) of the periodic table (for example, , Al, Ga, Si, Sn, Ge, Pb, Sb and Bi) are particularly preferable. Specific examples of preferred amorphous oxides and chalcogenides include Ga 2 O 3 , GeO, PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 2 O 4 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 and Sb 2 . O4 , Sb2O8Bi2O3 , Sb2O8Si2O3 , Sb2O5 , Bi2O3 , Bi2O4 , GeS , PbS , PbS2 , Sb2S3 or Sb2 S5 is preferred.
Examples of negative electrode active materials that can be used in combination with amorphous oxides mainly composed of Sn, Si, and Ge include carbonaceous materials capable of absorbing and/or releasing lithium ions or lithium metal, elemental lithium, lithium alloys, and lithium. and a negative electrode active material that can be alloyed with.

金属若しくは半金属元素の酸化物、とりわけ金属(複合)酸化物及び上記カルコゲナイドは、構成成分として、チタン及びリチウムの少なくとも一方を含有していることが、高電流密度充放電特性の観点で好ましい。リチウムを含有する金属複合酸化物(リチウム複合金属酸化物)としては、例えば、酸化リチウムと上記金属(複合)酸化物若しくは上記カルコゲナイドとの複合酸化物、より具体的には、LiSnOが挙げられる。
負極活物質、例えば金属酸化物は、チタン元素を含有すること(チタン酸化物)も好ましく挙げられる。具体的には、LiTi12(チタン酸リチウム[LTO])がリチウムイオンの吸蔵放出時の体積変動が小さいことから急速充放電特性に優れ、電極の劣化が抑制されリチウムイオン二次電池の寿命向上が可能となる点で好ましい。
From the viewpoint of high current density charge/discharge characteristics, the oxides of metals or semimetals, especially metal (composite) oxides and chalcogenides, preferably contain at least one of titanium and lithium as a constituent component. Examples of lithium-containing metal composite oxides (lithium composite metal oxides) include composite oxides of lithium oxide and the above metal (composite) oxides or chalcogenides, more specifically Li 2 SnO 2 . mentioned.
The negative electrode active material, for example, a metal oxide, preferably contains a titanium element (titanium oxide). Specifically, Li 4 Ti 5 O 12 (lithium titanate [LTO]) exhibits excellent rapid charge-discharge characteristics due to its small volume fluctuation during lithium ion occlusion and desorption. This is preferable in that the life of the battery can be improved.

負極活物質としてのリチウム合金としては、二次電池の負極活物質として通常用いられる合金であれば特に制限されず、例えば、リチウムアルミニウム合金が挙げられる。 The lithium alloy as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is an alloy normally used as a negative electrode active material for secondary batteries, and examples thereof include lithium aluminum alloys.

リチウムと合金形成可能な負極活物質は、二次電池の負極活物質として通常用いられるものであれば特に制限されない。このような活物質は、全固体二次電池の充放電による膨張収縮が大きく、電池性能の低下(例えば電池抵抗の上昇)を加速させるが、本発明の無機固体電解質含有組成物は上述のバインダー粒子を含有するため、電池性能の低下を抑制できる。このような活物質として、ケイ素元素若しくはスズ元素を有する(負極)活物質(合金等)、Al及びIn等の各金属が挙げられ、より高い電池容量を可能とするケイ素元素を有する負極活物質(ケイ素元素含有活物質)が好ましく、ケイ素元素の含有量が全構成元素の50モル%以上のケイ素元素含有活物質がより好ましい。
一般的に、これらの負極活物質を含有する負極(例えば、ケイ素元素含有活物質を含有するSi負極、スズ元素を有する活物質を含有するSn負極等)は、炭素負極(黒鉛及びアセチレンブラックなど)に比べて、より多くのLiイオンを吸蔵できる。すなわち、単位質量あたりのLiイオンの吸蔵量が増加する。そのため、電池容量(エネルギー密度)を大きくすることができる。その結果、バッテリー駆動時間を長くすることができるという利点がある。
ケイ素元素含有活物質としては、例えば、Si、SiOx(0<x≦1)等のケイ素材料、更には、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅、ランタン等を含むケイ素含有合金(例えば、LaSi、VSi、La-Si、Gd-Si、Ni-Si)、又は組織化した活物質(例えば、LaSi/Si)、他にも、SnSiO、SnSiS等のケイ素元素及びスズ元素を含有する活物質等が挙げられる。なお、SiOxは、それ自体を負極活物質(半金属酸化物)として用いることができ、また、全固体二次電池の稼働によりSiを生成するため、リチウムと合金化可能な負極活物質(その前駆体物質)として用いることができる。
スズ元素を有する負極活物質としては、例えば、Sn、SnO、SnO、SnS、SnS、更には上記ケイ素元素及びスズ元素を含有する活物質等が挙げられる。また、酸化リチウムとの複合酸化物、例えば、LiSnOを挙げることもできる。
The negative electrode active material capable of forming an alloy with lithium is not particularly limited as long as it is commonly used as a negative electrode active material for secondary batteries. Such an active material expands and contracts significantly during charging and discharging of an all-solid secondary battery, and accelerates deterioration of battery performance (for example, increase in battery resistance). Since the particles are contained, deterioration of battery performance can be suppressed. Examples of such active materials include (negative electrode) active materials (alloys, etc.) containing silicon element or tin element, metals such as Al and In, and negative electrode active materials containing silicon element that enable higher battery capacity. (Silicon element-containing active material) is preferable, and a silicon element-containing active material having a silicon element content of 50 mol % or more of all constituent elements is more preferable.
In general, negative electrodes containing these negative electrode active materials (e.g., Si negative electrodes containing silicon element-containing active materials, Sn negative electrodes containing tin element-containing active materials, etc.) are carbon negative electrodes (graphite, acetylene black, etc. ), more Li ions can be occluded. That is, the amount of Li ions stored per unit mass increases. Therefore, the battery capacity (energy density) can be increased. As a result, there is an advantage that the battery driving time can be lengthened.
Silicon element-containing active materials include, for example, silicon materials such as Si and SiOx (0<x≦1), and silicon-containing alloys containing titanium, vanadium, chromium, manganese, nickel, copper, lanthanum, etc. (for example, LaSi 2 , VSi 2 , La—Si, Gd—Si, Ni—Si) or organized active materials (e.g. LaSi 2 /Si), as well as elemental silicon and elemental tin such as SnSiO 3 , SnSiS 3 and active materials containing In addition, SiOx itself can be used as a negative electrode active material (semimetal oxide), and since Si is generated by the operation of the all-solid secondary battery, the negative electrode active material that can be alloyed with lithium (the can be used as a precursor substance).
Examples of negative electrode active materials containing tin include Sn, SnO, SnO 2 , SnS, SnS 2 , active materials containing silicon and tin, and the like. In addition, composite oxides with lithium oxide, such as Li 2 SnO 2 can also be mentioned.

本発明においては、上述の負極活物質を特に制限されることなく用いることができるが、電池容量の点では、負極活物質として、リチウムと合金化可能な負極活物質が好ましい態様であり、中でも、上記ケイ素材料又はケイ素含有合金(ケイ素元素を含有する合金)がより好ましく、ケイ素(Si)又はケイ素含有合金を含むことが更に好ましい。 In the present invention, the above-described negative electrode active material can be used without any particular limitation. , the above silicon materials or silicon-containing alloys (alloys containing elemental silicon) are more preferred, and silicon (Si) or silicon-containing alloys are even more preferred.

上記焼成法により得られた化合物の化学式は、測定方法として誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の質量差から算出できる。 The chemical formula of the compound obtained by the above firing method can be calculated by inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometry as a measuring method, or from the difference in mass of the powder before and after firing as a simple method.

負極活物質の形状は特に制限されないが粒子状が好ましい。負極活物質の体積平均粒子径は、特に制限されないが、0.1~60μmが好ましい。負極活物質粒子の体積平均粒子径は、上記無機固体電解質の平均粒径と同様にして測定できる。所定の粒子径にするには、正極活物質と同様に、通常の粉砕機若しくは分級機が用いられる。 Although the shape of the negative electrode active material is not particularly limited, it is preferably particulate. The volume average particle size of the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 60 μm. The volume average particle size of the negative electrode active material particles can be measured in the same manner as the average particle size of the inorganic solid electrolyte. In order to obtain a predetermined particle size, an ordinary pulverizer or classifier is used as in the case of the positive electrode active material.

上記負極活物質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
負極活物質層を形成する場合、負極活物質層の単位面積(cm)当たりの負極活物質の質量(mg)(目付量)は特に制限されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができ、例えば、1~100mg/cmとすることができる。
The negative electrode active materials may be used singly or in combination of two or more.
When the negative electrode active material layer is formed, the mass (mg) (basis weight) of the negative electrode active material per unit area (cm 2 ) of the negative electrode active material layer is not particularly limited. It can be determined appropriately according to the designed battery capacity, and can be, for example, 1 to 100 mg/cm 2 .

負極活物質の、無機固体電解質含有組成物中における含有量は特に制限されず、固形分100質量%において、10~90質量%であることが好ましく、20~85質量%がより好ましく、30~80質量%であることがより好ましく、40~75質量%であることが更に好ましい。 The content of the negative electrode active material in the inorganic solid electrolyte-containing composition is not particularly limited. It is more preferably 80% by mass, and even more preferably 40 to 75% by mass.

本発明において、負極活物質層を二次電池の充電により形成する場合、上記負極活物質に代えて、全固体二次電池内に発生する周期律表第一族若しくは第二族に属する金属のイオンを用いることができる。このイオンを電子と結合させて金属として析出させることで、負極活物質層を形成できる。 In the present invention, when the negative electrode active material layer is formed by charging the secondary battery, instead of the negative electrode active material, a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table generated in the all-solid secondary battery Ions can be used. A negative electrode active material layer can be formed by combining this ion with an electron and depositing it as a metal.

(活物質の被覆)
正極活物質及び負極活物質の表面は別の金属酸化物で表面被覆されていてもよい。表面被覆剤としてはTi、Nb、Ta、W、Zr、Al、Si又はLiを含有する金属酸化物等が挙げられる。具体的には、チタン酸スピネル、タンタル系酸化物、ニオブ系酸化物、ニオブ酸リチウム系化合物等が挙げられ、具体的には、LiTi12、LiTi、LiTaO、LiNbO、LiAlO、LiZrO、LiWO、LiTiO、Li、LiPO、LiMoO、LiBO、LiBO、LiCO、LiSiO、SiO、TiO、ZrO、Al、B等が挙げられる。
また、正極活物質又は負極活物質を含む電極表面は硫黄又はリンで表面処理されていてもよい。
更に、正極活物質又は負極活物質の粒子表面は、上記表面被覆の前後において活性光線又は活性気体(プラズマ等)により表面処理を施されていてもよい。
(Coating of active material)
The surfaces of the positive electrode active material and the negative electrode active material may be surface-coated with another metal oxide. Examples of surface coating agents include metal oxides containing Ti, Nb, Ta, W, Zr, Al, Si or Li. Specific examples include spinel titanate, tantalum-based oxides , niobium -based oxides, and lithium niobate -based compounds. Specific examples include Li4Ti5O12 , Li2Ti2O5 , and LiTaO3 . , LiNbO3 , LiAlO2 , Li2ZrO3 , Li2WO4 , Li2TiO3 , Li2B4O7 , Li3PO4 , Li2MoO4 , Li3BO3 , LiBO2 , Li2CO 3 , Li 2 SiO 3 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 and the like.
Moreover, the surface of the electrode containing the positive electrode active material or the negative electrode active material may be surface-treated with sulfur or phosphorus.
Furthermore, the surface of the particles of the positive electrode active material or the negative electrode active material may be surface-treated with actinic rays or an active gas (such as plasma) before and after the surface coating.

<導電助剤>
本発明の無機固体電解質含有組成物は、導電助剤を含有していることが好ましく、例えば、負極活物質としてのケイ素原子含有活物質は導電助剤と併用されることが好ましい。
導電助剤としては、特に制限はなく、一般的な導電助剤として知られているものを用いることができる。例えば、電子伝導性材料である、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラックなどのカーボンブラック類、ニードルコークスなどの無定形炭素、気相成長炭素繊維若しくはカーボンナノチューブなどの炭素繊維類、グラフェン若しくはフラーレンなどの炭素質材料であってもよいし、銅、ニッケルなどの金属粉、金属繊維でもよく、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリフェニレン誘導体などの導電性高分子を用いてもよい。
本発明において、活物質と導電助剤とを併用する場合、上記の導電助剤のうち、電池を充放電した際に周期律表第一族若しくは第二族に属する金属のイオン(好ましくはLiイオン)の挿入と放出が起きず、活物質として機能しないものを導電助剤とする。したがって、導電助剤の中でも、電池を充放電した際に活物質層中において活物質として機能しうるものは、導電助剤ではなく活物質に分類する。電池を充放電した際に活物質として機能するか否かは、一義的ではなく、活物質との組み合わせにより決定される。
<Conductivity aid>
The inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention preferably contains a conductive aid. For example, the silicon atom-containing active material as the negative electrode active material is preferably used together with the conductive aid.
There is no particular limitation on the conductive aid, and any commonly known conductive aid can be used. For example, electronic conductive materials such as natural graphite and artificial graphite, carbon blacks such as acetylene black, ketjen black and furnace black, amorphous carbon such as needle coke, vapor grown carbon fiber or carbon nanotube. carbon fibers such as carbon fibers such as graphene or fullerene, metal powders such as copper and nickel, metal fibers, and conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, and polyphenylene derivatives. may be used.
In the present invention, when an active material and a conductive aid are used in combination, among the above conductive aids, when the battery is charged and discharged, ions of metals belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table (preferably Li A material that does not insert or release ions) and does not function as an active material is used as a conductive aid. Therefore, among the conductive aids, those that can function as an active material in the active material layer during charging and discharging of the battery are classified as active materials rather than conductive aids. Whether or not it functions as an active material when the battery is charged/discharged is not univocally determined by the combination with the active material.

導電助剤は、1種を含有していてもよいし、2種以上を含有していてもよい。
導電助剤の形状は、特に制限されないが、粒子状が好ましい。
本発明の無機固体電解質含有組成物が導電助剤を含む場合、無機固体電解質含有組成物中の導電助剤の含有量は、固形分100質量%において、0~10質量%が好ましい。
The conductive aid may contain one type, or may contain two or more types.
The shape of the conductive aid is not particularly limited, but is preferably particulate.
When the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention contains a conductive aid, the content of the conductive aid in the inorganic solid electrolyte-containing composition is preferably 0 to 10% by mass based on 100% by mass of solid content.

<リチウム塩>
本発明の無機固体電解質含有組成物は、リチウム塩(支持電解質)を含有することも好ましい。
リチウム塩としては、通常この種の製品に用いられるリチウム塩が好ましく、特に制限はなく、例えば、特開2015-088486の段落0082~0085記載のリチウム塩が好ましい。
本発明の無機固体電解質含有組成物がリチウム塩を含む場合、リチウム塩の含有量は、固体電解質100質量部に対して、0.1質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。上限としては、50質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましい。
<Lithium salt>
The inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention also preferably contains a lithium salt (supporting electrolyte).
The lithium salt is preferably a lithium salt that is usually used in this type of product, and is not particularly limited.
When the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention contains a lithium salt, the content of the lithium salt is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass of the solid electrolyte. The upper limit is preferably 50 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less.

<分散剤>
本発明の無機固体電解質含有組成物は、上述のバインダー粒子が分散剤としても機能するため、このバインダー粒子以外の分散剤を含有していなくてもよいが、分散剤を含有してもよい。分散剤としては、全固体二次電池に通常使用されるものを適宜選定して用いることができる。一般的には粒子吸着と立体反発及び/又は静電反発を意図した化合物が好適に使用される。
<Dispersant>
The inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention may contain no dispersant other than the binder particles because the binder particles also function as a dispersant, but may contain a dispersant. As the dispersing agent, those commonly used in all-solid secondary batteries can be appropriately selected and used. Generally compounds intended for particle adsorption and steric and/or electrostatic repulsion are preferably used.

<他の添加剤>
本発明の無機固体電解質含有組成物は、上記各成分以外の他の成分として、適宜に、イオン液体、増粘剤、架橋剤(ラジカル重合、縮合重合又は開環重合により架橋反応するもの等)、重合開始剤(酸又はラジカルを熱又は光によって発生させるものなど)、消泡剤、レベリング剤、脱水剤、酸化防止剤等を含有することができる。イオン液体は、イオン伝導度をより向上させるため含有されるものであり、公知のものを特に制限されることなく用いることができる。また、上述のバインダー粒子を形成するブロックポリマー以外のポリマー、又は、上述のバインダー粒子以外の、全固体二次電池に通常用いられる結着剤等を含有していてもよい。
<Other additives>
In the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention, as other components other than the above components, an ionic liquid, a thickener, a cross-linking agent (such as those that undergo a cross-linking reaction by radical polymerization, condensation polymerization, or ring-opening polymerization). , a polymerization initiator (such as one that generates acid or radicals by heat or light), an antifoaming agent, a leveling agent, a dehydrating agent, an antioxidant, and the like. The ionic liquid is contained in order to further improve the ionic conductivity, and known liquids can be used without particular limitation. It may also contain a polymer other than the block polymer that forms the binder particles described above, or a binder or the like that is normally used in all-solid secondary batteries other than the binder particles described above.

(無機固体電解質含有組成物の調製)
本発明の無機固体電解質含有組成物は、無機固体電解質、バインダー粒子、分散媒、好ましくは導電助剤、更には適宜に、リチウム塩、任意の他の成分を、例えば通常用いる各種の混合機で混合することにより、混合物として、好ましくはスラリーとして、調製することができる。電極組成物の場合は更に活物質を混合する。
混合方法は特に制限されず、一括して混合してもよく、順次混合してもよい。混合する環境は特に制限されないが、乾燥空気下又は不活性ガス下等が挙げられる。
(Preparation of composition containing inorganic solid electrolyte)
The inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention contains an inorganic solid electrolyte, binder particles, a dispersion medium, preferably a conductive aid, and optionally, a lithium salt and any other components, for example, in various commonly used mixers. By mixing, a mixture, preferably a slurry, can be prepared. In the case of an electrode composition, an active material is further mixed.
The mixing method is not particularly limited, and may be mixed all at once or sequentially. The mixing environment is not particularly limited, but examples include dry air, inert gas, and the like.

[全固体二次電池用シート]
本発明の全固体二次電池用シートは、全固体二次電池の構成層を形成しうるシート状成形体であって、その用途に応じて種々の態様を含む。例えば、固体電解質層に好ましく用いられるシート(全固体二次電池用固体電解質シートともいう。)、電極、又は電極と固体電解質層との積層体に好ましく用いられるシート(全固体二次電池用電極シート)等が挙げられる。本発明において、これら各種のシートをまとめて全固体二次電池用シートという。
[Sheet for all-solid secondary battery]
The sheet for an all-solid secondary battery of the present invention is a sheet-shaped molded article that can form a constituent layer of an all-solid secondary battery, and includes various aspects according to its use. For example, a sheet preferably used for a solid electrolyte layer (also referred to as a solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery), an electrode, or a sheet preferably used for a laminate of an electrode and a solid electrolyte layer (electrode for an all-solid secondary battery sheet) and the like. In the present invention, these various sheets are collectively referred to as a sheet for an all-solid secondary battery.

本発明の全固体二次電池用固体電解質シートは、固体電解質層を有するシートであればよく、固体電解質層が基材上に形成されているシートでも、基材を有さず、固体電解質層から形成されているシートであってもよい。全固体二次電池用固体電解質シートは、固体電解質層の他に他の層を有してもよい。他の層としては、例えば、保護層(剥離シート)、集電体、コート層等が挙げられる。
本発明の全固体二次電池用固体電解質シートとして、例えば、基材上に、本発明の無機固体電解質含有組成物で構成した層、通常固体電解質層と、保護層とをこの順で有するシートが挙げられる。全固体二次電池用固体電解質シートが有する固体電解質層は、本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されることが好ましい。この固体電解質層中の各成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは、本発明の無機固体電解質含有組成物の固形分中における各成分の含有量と同義である。全固体二次電池用固体電解質シートを構成する各層の層厚は、後述する全固体二次電池において説明する各層の層厚と同じである。
The solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery of the present invention may be a sheet having a solid electrolyte layer. It may be a sheet formed from The solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery may have other layers in addition to the solid electrolyte layer. Other layers include, for example, a protective layer (release sheet), a current collector, a coat layer, and the like.
As the solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery of the present invention, for example, a sheet having, on a substrate, a layer composed of the composition containing the inorganic solid electrolyte of the present invention, a normal solid electrolyte layer, and a protective layer in this order. is mentioned. The solid electrolyte layer of the solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery is preferably formed from the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention. The content of each component in the solid electrolyte layer is not particularly limited, but is preferably synonymous with the content of each component in the solid content of the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention. The layer thickness of each layer constituting the solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery is the same as the layer thickness of each layer described in the later-described all-solid secondary battery.

基材としては、固体電解質層を支持できるものであれば特に限定されず、後述する集電体で説明する材料、有機材料、無機材料等のシート体(板状体)等が挙げられる。有機材料としては、各種ポリマー等が挙げられ、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、セルロース等が挙げられる。無機材料としては、例えば、ガラス、セラミック等が挙げられる。 The base material is not particularly limited as long as it can support the solid electrolyte layer, and examples thereof include sheet bodies (plate-like bodies) such as materials described later in the current collector, organic materials, inorganic materials, and the like. Examples of organic materials include various polymers, and specific examples include polyethylene terephthalate, polypropylene, polyethylene, cellulose, and the like. Examples of inorganic materials include glass and ceramics.

本発明の全固体二次電池用電極シート(単に「電極シート」ともいう。)は、活物質層を有する電極シートであればよく、活物質層が基材(集電体)上に形成されているシートでも、基材を有さず、活物質層から形成されているシートであってもよい。この電極シートは、通常、集電体及び活物質層を有するシートであるが、集電体、活物質層及び固体電解質層をこの順に有する態様、並びに、集電体、活物質層、固体電解質層及び活物質層をこの順に有する態様も含まれる。電極シートが有する固体電解質層及び活物質層は、本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されることが好ましい。この固体電解質層又は活物質層中の各成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは、本発明の無機固体電解質含有組成物(電極組成物)の固形分中における各成分の含有量と同義である。本発明の電極シートを構成する各層の層厚は、後述する全固体二次電池において説明する各層の層厚と同じである。本発明の電極シートは上述の他の層を有してもよい。 The electrode sheet for an all-solid secondary battery of the present invention (also simply referred to as "electrode sheet") may be an electrode sheet having an active material layer, and the active material layer is formed on a substrate (current collector). The sheet may be a sheet having no base material and may be a sheet formed from an active material layer. This electrode sheet is usually a sheet having a current collector and an active material layer. A mode having a layer and an active material layer in this order is also included. The solid electrolyte layer and active material layer of the electrode sheet are preferably formed from the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention. The content of each component in the solid electrolyte layer or active material layer is not particularly limited, but is preferably the content of each component in the solid content of the inorganic solid electrolyte-containing composition (electrode composition) of the present invention. Synonymous. The layer thickness of each layer constituting the electrode sheet of the present invention is the same as the layer thickness of each layer described in the all-solid secondary battery described later. The electroded sheet of the invention may have other layers as described above.

本発明の全固体二次電池用シートは、固体電解質層及び活物質層の少なくとも1層が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されている。そのため、本発明の全固体二次電池用シートは、全固体二次電池の構成層として用いることにより、低抵抗(高伝導度)な全固体二次電池を実現できる。したがって、本発明の全固体二次電池用シートは、全固体二次電池の構成層を形成しうるシートとして好適に用いられる。 In the all-solid secondary battery sheet of the present invention, at least one of the solid electrolyte layer and the active material layer is formed from the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention. Therefore, by using the sheet for an all-solid secondary battery of the present invention as a constituent layer of an all-solid secondary battery, a low-resistance (high-conductivity) all-solid secondary battery can be realized. Therefore, the sheet for an all-solid secondary battery of the present invention is suitably used as a sheet capable of forming a constituent layer of an all-solid secondary battery.

[全固体二次電池用シートの製造方法]
本発明の全固体二次電池用シートの製造方法は、特に制限されず、本発明の無機固体電解質含有組成物を用いて、上記の各層を形成することにより、製造できる。例えば、好ましくは基材若しくは集電体上(他の層を介していてもよい。)に、製膜(塗布乾燥)して無機固体電解質含有組成物からなる層(塗布乾燥層)を形成する方法が挙げられる。これにより、基材若しくは集電体と、塗布乾燥層とを有する全固体二次電池用シートを作製することができる。ここで、塗布乾燥層とは、本発明の無機固体電解質含有組成物を塗布し、分散媒を乾燥させることにより形成される層(すなわち、本発明の無機固体電解質含有組成物を用いてなり、本発明の無機固体電解質含有組成物から分散媒を除去した組成からなる層)をいう。活物質層及び塗布乾燥層は、本発明の効果を損なわない範囲であれば分散媒が残存していてもよく、残存量としては、例えば、各層中、3質量%以下とすることができる。
本発明の全固体二次電池用シートの製造方法において、塗布、乾燥等の各工程については、下記全固体二次電池の製造方法において説明する。
[Manufacturing method of sheet for all-solid secondary battery]
The method for producing the all-solid secondary battery sheet of the present invention is not particularly limited, and the sheet can be produced by forming each of the above layers using the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention. For example, it is preferable to form a layer (coated and dried layer) composed of an inorganic solid electrolyte-containing composition (coated and dried) by forming a film (coating and drying) on a substrate or a current collector (may be via another layer). method. As a result, an all-solid secondary battery sheet having a base material or current collector and a coated dry layer can be produced. Here, the coated dry layer is a layer formed by applying the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention and drying the dispersion medium (that is, using the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention, Layer) composed of a composition obtained by removing the dispersion medium from the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention. In the active material layer and the coated dry layer, the dispersion medium may remain as long as it does not impair the effects of the present invention.
In the method for producing a sheet for an all-solid secondary battery of the present invention, each step such as coating and drying will be described in the following method for producing an all-solid secondary battery.

本発明の全固体二次電池用シートの製造方法においては、上記のようにして得られた塗布乾燥層を加圧することもできる。加圧条件等については、後述する、全固体二次電池の製造方法において説明する。
また、本発明の全固体二次電池用シートの製造方法においては、基材、保護層(特に剥離シート)等を剥離することもできる。
In the manufacturing method of the all-solid-state secondary battery sheet of the present invention, the applied dry layer obtained as described above can also be pressurized. Pressurization conditions and the like will be described later in the method for manufacturing an all-solid secondary battery.
Moreover, in the manufacturing method of the sheet for all-solid-state secondary batteries of this invention, a base material, a protective layer (especially a peeling sheet), etc. can also be peeled off.

[全固体二次電池]
本発明の全固体二次電池は、正極活物質層と、この正極活物質層に対向する負極活物質層と、正極活物質層及び負極活物質層の間に配置された固体電解質層とを有する。正極活物質層は、好ましくは正極集電体上に形成され、正極を構成する。負極活物質層は、好ましくは負極集電体上に形成され、負極を構成する。
負極活物質層、正極活物質層及び固体電解質層の少なくとも1つの層が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されており、固体電解質層、又は負極活物質層及び正極活物質層の少なくとも一方が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されることが好ましい。全ての層が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されることも好ましい態様の1つである。本発明の無機固体電解質含有組成物で形成された活物質層又は固体電解質層は、好ましくは、含有する成分種及びその含有量比について、本発明の無機固体電解質含有組成物の固形分におけるものと同じである。なお、活物質層又は固体電解質層が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されない場合、公知の材料を用いることができる。
負極活物質層、固体電解質層及び正極活物質層の厚さは、それぞれ、特に制限されない。各層の厚さは、一般的な全固体二次電池の寸法を考慮すると、それぞれ、10~1,000μmが好ましく、20μm以上500μm未満がより好ましい。本発明の全固体二次電池においては、正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも1層の厚さが、50μm以上500μm未満であることが更に好ましい。
正極活物質層及び負極活物質層は、それぞれ、固体電解質層とは反対側に集電体を備えていてもよい。
[All-solid secondary battery]
The all-solid secondary battery of the present invention includes a positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer facing the positive electrode active material layer, and a solid electrolyte layer disposed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. have. The positive electrode active material layer is preferably formed on the positive electrode current collector and constitutes the positive electrode. The negative electrode active material layer is preferably formed on the negative electrode current collector to constitute the negative electrode.
At least one layer of the negative electrode active material layer, the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer is formed from the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention, and the solid electrolyte layer or at least the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer It is preferable that one of them is made of the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention. It is also one of preferred embodiments that all layers are formed of the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention. In the active material layer or the solid electrolyte layer formed of the composition containing an inorganic solid electrolyte of the present invention, the types of components contained and their content ratios are preferably based on the solid content of the composition containing an inorganic solid electrolyte of the present invention. is the same as In addition, when the active material layer or the solid electrolyte layer is not formed from the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention, known materials can be used.
The thicknesses of the negative electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the positive electrode active material layer are not particularly limited. The thickness of each layer is preferably 10 to 1,000 μm, more preferably 20 μm or more and less than 500 μm, considering the dimensions of a general all-solid secondary battery. In the all-solid secondary battery of the present invention, the thickness of at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is more preferably 50 μm or more and less than 500 μm.
Each of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may have a current collector on the side opposite to the solid electrolyte layer.

<筐体>
本発明の全固体二次電池は、用途によっては、上記構造のまま全固体二次電池として使用してもよいが、乾電池の形態とするためには更に適当な筐体に封入して用いることが好ましい。筐体は、金属性のものであっても、樹脂(プラスチック)製のものであってもよい。金属性のものを用いる場合には、例えば、アルミニウム合金又は、ステンレス鋼製のものを挙げることができる。金属性の筐体は、正極側の筐体と負極側の筐体に分けて、それぞれ正極集電体及び負極集電体と電気的に接続させることが好ましい。正極側の筐体と負極側の筐体とは、短絡防止用のガスケットを介して接合され、一体化されることが好ましい。
<Case>
Depending on the application, the all-solid secondary battery of the present invention may be used as an all-solid secondary battery with the above structure. is preferred. The housing may be made of metal or resin (plastic). When using a metallic one, for example, an aluminum alloy or a stainless steel one can be used. It is preferable that the metal housing is divided into a positive electrode side housing and a negative electrode side housing, and electrically connected to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, respectively. It is preferable that the housing on the positive electrode side and the housing on the negative electrode side are joined and integrated via a short-circuit prevention gasket.

以下に、図1を参照して、本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池について説明するが、本発明はこれに限定されない。 An all-solid secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1, but the present invention is not limited thereto.

図1は、本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池(リチウムイオン二次電池)を模式化して示す断面図である。本実施形態の全固体二次電池10は、負極側からみて、負極集電体1、負極活物質層2、固体電解質層3、正極活物質層4、正極集電体5を、この順に有する。各層はそれぞれ接触しており、隣接した構造をとっている。このような構造を採用することで、充電時には、負極側に電子(e)が供給され、そこにリチウムイオン(Li)が蓄積される。一方、放電時には、負極に蓄積されたリチウムイオン(Li)が正極側に戻され、作動部位6に電子が供給される。図示した例では、作動部位6に電球をモデル的に採用しており、放電によりこれが点灯するようにされている。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an all-solid secondary battery (lithium ion secondary battery) according to a preferred embodiment of the present invention. The all-solid secondary battery 10 of the present embodiment has a negative electrode current collector 1, a negative electrode active material layer 2, a solid electrolyte layer 3, a positive electrode active material layer 4, and a positive electrode current collector 5 in this order when viewed from the negative electrode side. . Each layer is in contact with each other and has an adjacent structure. By adopting such a structure, electrons (e ) are supplied to the negative electrode during charging, and lithium ions (Li + ) are accumulated there. On the other hand, during discharge, the lithium ions (Li + ) accumulated in the negative electrode are returned to the positive electrode side, and electrons are supplied to the operating portion 6 . In the illustrated example, a light bulb is used as a model for the operating portion 6, and is lit by discharge.

図1に示す層構成を有する全固体二次電池を2032型コインケースに入れる場合、この全固体二次電池を全固体二次電池用積層体と称し、この全固体二次電池用積層体を2032型コインケースに入れて作製した電池(例えば図2に示すコイン型全固体二次電池)を全固体二次電池と称して呼び分けることもある。 When an all-solid secondary battery having the layer structure shown in FIG. A battery fabricated by placing it in a 2032-type coin case (for example, the coin-type all-solid secondary battery shown in FIG. 2) is sometimes called an all-solid secondary battery.

(正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層)
全固体二次電池10においては、正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層のいずれも本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されている。この全固体二次電池10は優れた電池性能を示す。正極活物質層4、固体電解質層3及び負極活物質層2が含有する無機固体電解質及びバインダー粒子は、それぞれ、互いに同種であっても異種であってもよい。
本発明において、正極活物質層及び負極活物質層のいずれか、又は、両方を合わせて、単に、活物質層又は電極活物質層と称することがある。また、正極活物質及び負極活物質のいずれか、又は両方を合わせて、単に、活物質又は電極活物質と称することがある。
(Positive electrode active material layer, solid electrolyte layer, negative electrode active material layer)
In the all-solid secondary battery 10, all of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer are formed from the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention. This all-solid secondary battery 10 exhibits excellent battery performance. The inorganic solid electrolyte and binder particles contained in the positive electrode active material layer 4, the solid electrolyte layer 3, and the negative electrode active material layer 2 may be of the same type or different types.
In the present invention, either one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, or both of them may be simply referred to as an active material layer or an electrode active material layer. Moreover, either or both of the positive electrode active material and the negative electrode active material may be simply referred to as an active material or an electrode active material.

本発明において、構成層を本発明の無機固体電解質含有組成物で形成すると、低抵抗な全固体二次電池を実現することができる。 In the present invention, when the composition layer is formed from the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention, a low-resistance all-solid secondary battery can be realized.

全固体二次電池10においては、負極活物質層をリチウム金属層とすることができる。リチウム金属層としては、リチウム金属の粉末を堆積又は成形してなる層、リチウム箔及びリチウム蒸着膜等が挙げられる。リチウム金属層の厚さは、上記負極活物質層の上記厚さにかかわらず、例えば、1~500μmとすることができる。 In the all-solid secondary battery 10, the negative electrode active material layer can be a lithium metal layer. Examples of the lithium metal layer include a layer formed by depositing or molding lithium metal powder, a lithium foil, a lithium deposition film, and the like. The thickness of the lithium metal layer can be, for example, 1 to 500 μm regardless of the thickness of the negative electrode active material layer.

正極集電体5及び負極集電体1は、電子伝導体が好ましい。
本発明において、正極集電体及び負極集電体のいずれか、又は、両方を合わせて、単に、集電体と称することがある。
正極集電体を形成する材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル及びチタンなどの他に、アルミニウム又はステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたもの(薄膜を形成したもの)が好ましく、その中でも、アルミニウム及びアルミニウム合金がより好ましい。
負極集電体を形成する材料としては、アルミニウム、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル及びチタンなどの他に、アルミニウム、銅、銅合金又はステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたものが好ましく、アルミニウム、銅、銅合金及びステンレス鋼がより好ましい。
The positive electrode current collector 5 and the negative electrode current collector 1 are preferably electronic conductors.
In the present invention, either one of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, or both of them may simply be referred to as the current collector.
Examples of materials for forming the positive electrode current collector include aluminum, aluminum alloys, stainless steel, nickel and titanium, as well as materials obtained by treating the surface of aluminum or stainless steel with carbon, nickel, titanium or silver (thin films are formed). ) are preferred, and among them, aluminum and aluminum alloys are more preferred.
Materials for forming the negative electrode current collector include aluminum, copper, copper alloys, stainless steel, nickel and titanium, and the surface of aluminum, copper, copper alloys or stainless steel is treated with carbon, nickel, titanium or silver. and more preferably aluminum, copper, copper alloys and stainless steel.

集電体の形状は、通常フィルムシート状のものが使用されるが、ネット、パンチされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体なども用いることができる。
集電体の厚みは、特に制限されないが、1~500μmが好ましい。また、集電体表面は、表面処理により凹凸を付けることも好ましい。
As for the shape of the current collector, a film sheet is usually used, but a net, a punched one, a lath, a porous body, a foam, a molded body of fibers, and the like can also be used.
Although the thickness of the current collector is not particularly limited, it is preferably 1 to 500 μm. It is also preferable that the surface of the current collector is roughened by surface treatment.

上記全固体二次電池10においては、正極活物質層は公知の構成層形成材料で形成した層を適用することもできる。
本発明において、負極集電体、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層及び正極集電体の各層の間又はその外側には、機能性の層、部材等を適宜介在若しくは配設してもよい。また、各層は単層で構成されていても、複層で構成されていてもよい。
In the all-solid secondary battery 10 described above, the positive electrode active material layer may be a layer formed of a known constituent layer-forming material.
In the present invention, functional layers, members, etc. are appropriately interposed or disposed between or outside the respective layers of the negative electrode current collector, negative electrode active material layer, solid electrolyte layer, positive electrode active material layer, and positive electrode current collector. You may Further, each layer may be composed of a single layer or may be composed of multiple layers.

[全固体二次電池の製造]
全固体二次電池は、常法によって、製造できる。具体的には、全固体二次電池は、本発明の無機固体電解質含有組成物等を用いて、上記の各層を形成することにより、製造できる。以下、詳述する。
[Manufacturing of all-solid secondary battery]
An all-solid secondary battery can be manufactured by a conventional method. Specifically, an all-solid secondary battery can be produced by forming each of the layers described above using the composition containing an inorganic solid electrolyte of the present invention. Details will be described below.

本発明の全固体二次電池は、本発明の無機固体電解質含有組成物を、適宜基材(例えば、集電体となる金属箔)上に、塗布し、塗膜を形成する(製膜する)工程を含む(介する)方法(本発明の全固体二次電池用シートの製造方法)を行って、製造できる。
例えば、正極集電体である金属箔上に、正極用材料(正極組成物)として、正極活物質を含有する無機固体電解質含有組成物を塗布して正極活物質層を形成し、全固体二次電池用正極シートを作製する。次いで、この正極活物質層の上に、固体電解質層を形成するための無機固体電解質含有組成物を塗布して、固体電解質層を形成する。更に、固体電解質層の上に、負極用材料(負極組成物)として、負極活物質を含有する無機固体電解質含有組成物を塗布して、負極活物質層を形成する。負極活物質層の上に、負極集電体(金属箔)を重ねることにより、正極活物質層と負極活物質層の間に固体電解質層が挟まれた構造の全固体二次電池を得ることができる。これを筐体に封入して所望の全固体二次電池とすることもできる。
また、各層の形成方法を逆にして、負極集電体上に、負極活物質層、固体電解質層及び正極活物質層を形成し、正極集電体を重ねて、全固体二次電池を製造することもできる。
The all-solid secondary battery of the present invention is obtained by applying the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention onto a suitable substrate (for example, a metal foil that serves as a current collector) to form a coating film (film formation). ) can be produced by performing a method (method for producing a sheet for an all-solid secondary battery of the present invention) including (via) the step.
For example, an inorganic solid electrolyte-containing composition containing a positive electrode active material is applied as a positive electrode material (positive electrode composition) on a metal foil that is a positive electrode current collector to form a positive electrode active material layer. A positive electrode sheet for the next battery is produced. Next, an inorganic solid electrolyte-containing composition for forming a solid electrolyte layer is applied onto the positive electrode active material layer to form a solid electrolyte layer. Furthermore, an inorganic solid electrolyte-containing composition containing a negative electrode active material is applied as a negative electrode material (negative electrode composition) on the solid electrolyte layer to form a negative electrode active material layer. To obtain an all-solid secondary battery having a structure in which a solid electrolyte layer is sandwiched between a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer by stacking a negative electrode current collector (metal foil) on a negative electrode active material layer. can be done. A desired all-solid secondary battery can also be obtained by enclosing this in a housing.
In addition, by reversing the formation method of each layer, a negative electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a positive electrode active material layer are formed on the negative electrode current collector, and the positive electrode current collector is stacked to manufacture an all-solid secondary battery. You can also

別の方法として、次の方法が挙げられる。すなわち、上記のようにして、全固体二次電池用正極シートを作製する。また、負極集電体である金属箔上に、負極用材料(負極組成物)として、負極活物質を含有する無機固体電解質含有組成物を塗布して負極活物質層を形成し、全固体二次電池用負極シートを作製する。次いで、これらシートのいずれか一方の活物質層の上に、上記のようにして、固体電解質層を形成する。更に、固体電解質層の上に、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートの他方を、固体電解質層と活物質層とが接するように積層する。このようにして、全固体二次電池を製造することができる。
また別の方法として、次の方法が挙げられる。すなわち、上記のようにして、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートを作製する。また、これとは別に、無機固体電解質含有組成物を基材上に塗布して、固体電解質層からなる全固体二次電池用固体電解質シートを作製する。更に、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートで、基材から剥がした固体電解質層を挟むように積層する。このようにして、全固体二次電池を製造することができる。
更に、上記のようにして、全固体二次電池用正極シート又は全固体二次電池用負極シート、及び全固体二次電池用固体電解質シートを作製する。次いで、全固体二次電池用正極シート又は全固体二次電池用負極シートと全固体二次電池用固体電解質シートとを、正極活物質層又は負極活物質層と固体電解質層とを接触させた状態に、重ねて、加圧する。こうして、全固体二次電池用正極シート又は全固体二次電池用負極シートに固体電解質層を転写する。その後、全固体二次電池用固体電解質シートの基材を剥離した固体電解質層と全固体二次電池用負極シート又は全固体二次電池用正極シートとを(固体電解質層に負極活物質層又は正極活物質層を接触させた状態に)重ねて加圧する。こうして、全固体二次電池を製造することができる。この方法における加圧方法及び加圧条件等は、特に制限されず、後述する、塗布した組成物の加圧において説明する方法及び加圧条件等を適用できる。
Another method is the following method. That is, a positive electrode sheet for an all-solid secondary battery is produced as described above. In addition, an inorganic solid electrolyte-containing composition containing a negative electrode active material is applied as a negative electrode material (negative electrode composition) on a metal foil that is a negative electrode current collector to form a negative electrode active material layer. A negative electrode sheet for the next battery is produced. Next, a solid electrolyte layer is formed on the active material layer of one of these sheets as described above. Furthermore, the other of the all-solid secondary battery positive electrode sheet and the all-solid secondary battery negative electrode sheet is laminated on the solid electrolyte layer so that the solid electrolyte layer and the active material layer are in contact with each other. Thus, an all-solid secondary battery can be manufactured.
Another method is the following method. That is, as described above, a positive electrode sheet for an all-solid secondary battery and a negative electrode sheet for an all-solid secondary battery are produced. Separately from this, an inorganic solid electrolyte-containing composition is applied onto a substrate to prepare a solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery comprising a solid electrolyte layer. Further, the all-solid secondary battery positive electrode sheet and the all-solid secondary battery negative electrode sheet are laminated so as to sandwich the solid electrolyte layer peeled from the substrate. Thus, an all-solid secondary battery can be manufactured.
Furthermore, as described above, a positive electrode sheet for an all-solid secondary battery, a negative electrode sheet for an all-solid secondary battery, and a solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery are produced. Next, the all-solid secondary battery positive electrode sheet or the all-solid secondary battery negative electrode sheet and the all-solid secondary battery solid electrolyte sheet were brought into contact with the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer and the solid electrolyte layer. Repeatedly and pressurized. In this way, the solid electrolyte layer is transferred to the all-solid secondary battery positive electrode sheet or all-solid secondary battery negative electrode sheet. After that, the solid electrolyte layer obtained by peeling the base material of the solid electrolyte sheet for all-solid secondary batteries and the negative electrode sheet for all-solid secondary batteries or the positive electrode sheet for all-solid secondary batteries (the solid electrolyte layer and the negative electrode active material layer or (with the positive electrode active material layer in contact) and pressurized. Thus, an all-solid secondary battery can be manufactured. The pressurization method, pressurization conditions, and the like in this method are not particularly limited, and the method, pressurization conditions, and the like described later in the pressurization of the applied composition can be applied.

固体電解質層等は、例えば基板若しくは活物質層上で、無機固体電解質含有組成物等を後述する加圧条件下で加圧成形して形成することもできるし、固体電解質又は活物質のシート成形体を用いることもできる。
上記の製造方法においては、正極組成物、無機固体電解質含有組成物及び負極組成物のいずれか1つに本発明の無機固体電解質含有組成物を用いればよく、無機固体電解質含有組成物に本発明の無機固体電解質含有組成物を用いることが好ましく、いずれの組成物にも本発明の無機固体電解質含有組成物を用いることもできる。
本発明の固体電解質組成物以外の組成物で固体電解質層又は活物質層を形成する場合、その材料としては、通常用いられる組成物等が挙げられる。また、全固体二次電池の製造時に負極活物質層を形成せずに、後述する初期化若しくは使用時の充電で負極集電体に蓄積した、周期律表第一族若しくは第二族に属する金属のイオンを電子と結合させて、金属として負極集電体等の上に析出させることにより、負極活物質層を形成することもできる。
The solid electrolyte layer or the like can be formed, for example, on a substrate or an active material layer by pressure-molding a composition containing an inorganic solid electrolyte or the like under pressure conditions described later, or by sheet-molding a solid electrolyte or an active material. You can also use your body.
In the above production method, the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention may be used for any one of the positive electrode composition, the inorganic solid electrolyte-containing composition, and the negative electrode composition. It is preferable to use the inorganic solid electrolyte-containing composition of No., and the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention can be used in any composition.
When forming the solid electrolyte layer or the active material layer with a composition other than the solid electrolyte composition of the present invention, examples of the material include commonly used compositions. In addition, without forming a negative electrode active material layer during the production of the all-solid secondary battery, it is accumulated in the negative electrode current collector during initialization or charging during use, which belongs to the first group or second group of the periodic table. The negative electrode active material layer can also be formed by combining metal ions with electrons and depositing the metal on the negative electrode current collector or the like.

<各層の形成(成膜)>
無機固体電解質含有組成物の塗布方法は特に制限されず、適宜に選択できる。例えば、塗布(好ましくは湿式塗布)、スプレー塗布、スピンコート塗布、ディップコート塗布、スリット塗布、ストライプ塗布、バーコート塗布が挙げられる。
このとき、無機固体電解質含有組成物は、それぞれ塗布した後に乾燥処理を施してもよいし、重層塗布した後に乾燥処理をしてもよい。乾燥温度は特に制限されない。下限は、30℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、80℃以上が更に好ましい。上限は、300℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましく、200℃以下が更に好ましい。このような温度範囲で加熱することで、分散媒を除去し、固体状態(塗布乾燥層)にすることができる。また、温度を高くしすぎず、全固体二次電池の各部材を損傷せずに済むため好ましい。これにより、全固体二次電池において、優れた総合性能を示し、かつ良好な結着性と、非加圧でも良好なイオン伝導度を得ることができる。
上記のようにして本発明の無機固体電解質含有組成物を塗布乾燥すると、接触状態のバラツキを抑えて固体粒子を結着させることができる。
<Formation of each layer (film formation)>
The method of applying the inorganic solid electrolyte-containing composition is not particularly limited and can be selected as appropriate. Examples thereof include coating (preferably wet coating), spray coating, spin coating, dip coating, slit coating, stripe coating, and bar coating.
At this time, the inorganic solid electrolyte-containing composition may be dried after each application, or may be dried after being applied in multiple layers. The drying temperature is not particularly limited. The lower limit is preferably 30°C or higher, more preferably 60°C or higher, and even more preferably 80°C or higher. The upper limit is preferably 300°C or lower, more preferably 250°C or lower, and even more preferably 200°C or lower. By heating in such a temperature range, the dispersion medium can be removed and a solid state (coated dry layer) can be obtained. In addition, it is preferable because the temperature does not become too high and each member of the all-solid secondary battery is not damaged. As a result, the all-solid-state secondary battery exhibits excellent overall performance, good binding properties, and good ionic conductivity even without pressure.
When the inorganic solid electrolyte-containing composition of the present invention is applied and dried as described above, it is possible to suppress variations in the contact state and bind the solid particles.

無機固体電解質含有組成物を塗布した後、構成層を重ね合わせた後、又は全固体二次電池を作製した後に、各層又は全固体二次電池を加圧することが好ましい。加圧方法としては油圧シリンダープレス機等が挙げられる。加圧力としては特に制限されず、一般的には5~1500MPaの範囲であることが好ましい。
また、塗布した無機固体電解質含有組成物は、加圧と同時に加熱してもよい。加熱温度としては特に制限されず、一般的には30~300℃の範囲である。無機固体電解質のガラス転移温度よりも高い温度でプレスすることもできる。なお、バインダー粒子に含まれるブロックポリマーのガラス転移温度よりも高い温度でプレスすることもできる。ただし、一般的にはこのポリマーの融点を越えない温度である。
加圧は塗布溶媒又は分散媒を予め乾燥させた状態で行ってもよいし、溶媒又は分散媒が残存している状態で行ってもよい。
なお、各組成物は同時に塗布してもよいし、塗布乾燥プレスを同時及び/又は逐次行ってもよい。別々の基材に塗布した後に、転写により積層してもよい。
After applying the inorganic solid electrolyte-containing composition, after laminating the constituent layers, or after producing the all-solid secondary battery, it is preferable to pressurize each layer or the all-solid secondary battery. A hydraulic cylinder press machine etc. are mentioned as a pressurization method. The applied pressure is not particularly limited, and is generally preferably in the range of 5 to 1500 MPa.
Moreover, the applied inorganic solid electrolyte-containing composition may be heated at the same time as being pressurized. The heating temperature is not particularly limited, and generally ranges from 30 to 300.degree. It is also possible to press at a temperature higher than the glass transition temperature of the inorganic solid electrolyte. It should be noted that pressing can also be performed at a temperature higher than the glass transition temperature of the block polymer contained in the binder particles. However, generally the temperature does not exceed the melting point of the polymer.
Pressurization may be performed after drying the coating solvent or dispersion medium in advance, or may be performed while the solvent or dispersion medium remains.
Each composition may be applied at the same time, or the application and drying presses may be performed simultaneously and/or sequentially. After coating on separate substrates, they may be laminated by transfer.

製造プロセス、例えば塗布中、加熱若しくは加圧中の雰囲気としては特に制限されず、大気下、乾燥空気下(露点-20℃以下)、不活性ガス中(例えばアルゴンガス中、ヘリウムガス中、窒素ガス中)などいずれでもよい。
プレス時間は短時間(例えば数時間以内)で高い圧力をかけてもよいし、長時間(1日以上)かけて中程度の圧力をかけてもよい。全固体二次電池用シート以外、例えば全固体二次電池の場合には、中程度の圧力をかけ続けるために、全固体二次電池の拘束具(ネジ締め圧等)を用いることもできる。
プレス圧はシート面等の被圧部に対して均一であっても異なる圧であってもよい。
プレス圧は被圧部の面積又は膜厚に応じて変化させることができる。また同一部位を段階的に異なる圧力で変えることもできる。
プレス面は平滑であっても粗面化されていてもよい。
The atmosphere during the manufacturing process, for example, during coating, heating or pressurization is not particularly limited, and can be in air, in dry air (dew point -20 ° C. or less), in inert gas (eg, in argon gas, in helium gas, nitrogen in gas).
As for the pressing time, high pressure may be applied for a short period of time (for example, within several hours), or moderate pressure may be applied for a long period of time (one day or more). Other than the all-solid secondary battery sheet, for example, in the case of an all-solid secondary battery, a restraining tool (such as screw tightening pressure) for the all-solid secondary battery can be used in order to keep applying moderate pressure.
The press pressure may be uniform or different with respect to the pressed portion such as the seat surface.
The press pressure can be changed according to the area or film thickness of the portion to be pressed. Also, the same part can be changed step by step with different pressures.
The pressing surface may be smooth or roughened.

<初期化>
上記のようにして製造した全固体二次電池は、製造後又は使用前に初期化を行うことが好ましい。初期化は特に制限されず、例えば、プレス圧を高めた状態で初充放電を行い、その後、全固体二次電池の一般使用圧力になるまで圧力を解放することにより、行うことができる。
<Initialize>
The all-solid secondary battery manufactured as described above is preferably initialized after manufacturing or before use. Initialization is not particularly limited, and can be performed, for example, by performing initial charge/discharge while press pressure is increased, and then releasing the pressure to the general working pressure of all-solid secondary batteries.

[全固体二次電池の用途]
本発明の全固体二次電池は種々の用途に適用することができる。適用態様には特に制限はないが、例えば、電子機器に搭載する場合、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、電気シェーバー、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源などが挙げられる。その他民生用として、自動車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機など)などが挙げられる。更に、各種軍需用、宇宙用として用いることができる。また、太陽電池と組み合わせることもできる。
[Applications of all-solid-state secondary batteries]
The all-solid secondary battery of the present invention can be applied to various uses. There are no particular restrictions on the mode of application, but for example, when installed in electronic equipment, notebook computers, pen-input computers, mobile computers, e-book players, mobile phones, cordless phone slaves, pagers, handy terminals, mobile faxes, mobile phones, etc. Copiers, portable printers, headphone stereos, video movies, liquid crystal televisions, handy cleaners, portable CDs, minidiscs, electric shavers, transceivers, electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power sources, etc. Other consumer products include automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game equipment, road conditioners, clocks, strobes, cameras, and medical equipment (pacemakers, hearing aids, shoulder massagers, etc.). Furthermore, it can be used for various military applications and space applications. It can also be combined with a solar cell.

以下に、実施例に基づき本発明について更に詳細に説明するが、本発明はこれにより限定して解釈されるものではない。以下の実施例において組成を表す「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。本発明において「室温」とは25℃を意味する。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below based on examples, but the present invention should not be construed as being limited thereto. "Parts" and "%" representing compositions in the following examples are based on mass unless otherwise specified. In the present invention, "room temperature" means 25°C.

1.ポリマーの合成、及びバインダー溶液若しくは分散液の調製
後記の化学式、並びに表1-1及び表1-2(併せて表1という。)に示すブロックポリマーB-1~B-16及びBC-1~BC-8を以下のようにして合成し、各ブロックポリマーのバインダー分散液又は溶液を調製した。
1. Synthesis of Polymer and Preparation of Binder Solution or Dispersion Block Polymers B-1 to B-16 and BC-1 to shown in the following chemical formulas and Tables 1-1 and 1-2 (collectively referred to as Table 1) BC-8 was synthesized as follows, and a binder dispersion or solution of each block polymer was prepared.

[合成例1:ブロックポリマーB-1の合成、及びバインダー分散液B-1の調製]
下記スキームに従ってポリマーB-1を合成して、このポリマーの分散液B-1を調製した。下記スキーム中、各ブロック鎖の右下に記載の数字はブロック共重合鎖(ブロックポリマー)中の含有量(モル%)を表し、*は一方のポリマー末端との結合部位を表す。

Figure 0007263536000005
[Synthesis Example 1: Synthesis of block polymer B-1 and preparation of binder dispersion B-1]
Polymer B-1 was synthesized according to the following scheme, and dispersion B-1 of this polymer was prepared. In the schemes below, the number shown at the bottom right of each block chain represents the content (mol %) in the block copolymer chain (block polymer), and * represents the binding site to one polymer end.
Figure 0007263536000005

ブロックポリマーB-1の合成は窒素雰囲気下で行った。
具体的には、300mL3つ口フラスコに、4-シアノ-4-[(ドデシルスルファニルチオカルボニル)スルファニル]ペンタン酸(富士フイルム和光純薬社製)7.9g、酪酸ブチル(東京化成工業社製)22.2gを加え、80℃で撹拌し、均一に溶解させた。そこへ、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(富士フイルム和光純薬社製)0.6gを更に添加後、メタクリル酸ドデシル(富士フイルム和光純薬社製)18.1gを酪酸ブチル7.8gに溶解させた溶液を80℃で2時間かけて滴下した。滴下後、同温度で更に2時間撹拌した。
次いで、得られた反応液に2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)0.6gを添加後、アクリル酸2-ヒドロキシエチル(富士フイルム和光純薬社製)39.3gを酪酸ブチル31.0gに溶解させた溶液を80℃で2時間かけて滴下した。滴下後、同温度で更に2時間撹拌した。
更に、得られた反応液に、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)0.6gを添加後、メタクリル酸ドデシル(富士フイルム和光純薬社製)18.1gを酪酸ブチル22.3gに溶解させた溶液を80℃で2時間かけて滴下した。滴下後、同温度で更に2時間撹拌し、上記スキームに示すブロック重合鎖からなるブロックポリマーB-1を合成して、このポリマーの酢酸ブチル分散液B-1(固形分濃度50質量%)を得た。
Synthesis of block polymer B-1 was carried out under a nitrogen atmosphere.
Specifically, 7.9 g of 4-cyano-4-[(dodecylsulfanylthiocarbonyl)sulfanyl]pentanoic acid (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and butyl butyrate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) are placed in a 300 mL three-necked flask. 22.2 g was added and stirred at 80° C. to dissolve uniformly. 0.6 g of 2,2′-azobis(isobutyronitrile) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was further added thereto, and then 18.1 g of dodecyl methacrylate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to butyl butyrate. A solution of 7.8 g was added dropwise at 80° C. over 2 hours. After dropping, the mixture was further stirred at the same temperature for 2 hours.
Next, 0.6 g of 2,2′-azobis(isobutyronitrile) was added to the resulting reaction solution, and 39.3 g of 2-hydroxyethyl acrylate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 31.0 g of butyl butyrate. A solution dissolved in 0 g was added dropwise at 80° C. over 2 hours. After dropping, the mixture was further stirred at the same temperature for 2 hours.
Furthermore, after adding 0.6 g of 2,2'-azobis(isobutyronitrile) to the obtained reaction solution, 18.1 g of dodecyl methacrylate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 22.3 g of butyl butyrate. The dissolved solution was added dropwise at 80° C. over 2 hours. After dropping, the mixture was further stirred at the same temperature for 2 hours to synthesize a block polymer B-1 composed of the block polymer chain shown in the above scheme, and a butyl acetate dispersion B-1 (solid concentration: 50% by mass) of this polymer was prepared. Obtained.

[合成例2:ブロックポリマーB-4の合成、及びバインダー分散液B-4の調製]
下記スキームに従ってポリマーB-4を合成して、このポリマーの分散液B-4を調製した。下記スキーム中、主鎖を形成する構成成分の丸括弧に併記した数字「81」及び「1」、更にブロック重合鎖中のブロック鎖の右下に記載の数字は、いずれもブロックポリマー中の含有量(モル%)を示す。*は一方のポリマー末端との結合部位を表す。

Figure 0007263536000006
[Synthesis Example 2: Synthesis of Block Polymer B-4 and Preparation of Binder Dispersion B-4]
A polymer B-4 was synthesized according to the following scheme, and a dispersion liquid B-4 of this polymer was prepared. In the scheme below, the numbers "81" and "1" written together in parentheses of the constituent components forming the main chain, and the numbers written to the lower right of the block chain in the block polymer chain are both contained in the block polymer. Amounts (mol %) are indicated. * represents a binding site with one polymer end.
Figure 0007263536000006

まず、溶媒としてイソブチルアルコールを用い、かつメタクリル酸ドデシルに代えてメタクリル酸メチルとメタクリル酸ドデシルとの混合物(メタクリル酸メチルとメタクリル酸ドデシルとの混合モル比は7:6)を用い、各化合物の使用量を調整したこと以外は、合成例1と同様にして、上記スキームに示すブロック重合鎖B-4Aを合成した。なお、ブロック重合鎖B-4Aにおける、メタクリル酸メチル及びメタクリル酸ドデシルを含むブロック鎖はメタクリル酸メチルとメタクリル酸ドデシルとのランダム共重合体からなるブロック鎖である。
次いで、200mL3つ口フラスコに、ブロック重合鎖B-4Aを30.0g、酪酸ブチルを13.4g、メタクリル酸グリシジル(GMA、富士フイルム和光純薬社製)を1.1g、4-ヒドロキシ-TEMPOフリーラジカル(TEMPO:2,2,6,6-テトラメチルピペリジン 1-オキシル、東京化成工業社製)を0.04g、及びテトラブチルアンモニウムブロミド(東京化成工業社製)を0.2g加え、110℃で5時間撹拌した。その後、溶媒のイソブチルアルコールを酪酸ブチルに置換することで、ブロック重合鎖B-4Bを合成した。
更に、200mL3つ口フラスコに、ブロック重合鎖B-4Bを6.2g、及び酪酸ブチルを3.4g加え、80℃に昇温した。そこへ、こはく酸モノ(2-アクリロイルオキシエチル)(東京化成工業社製)10.5gと2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオン酸)ジメチル(富士フイルム和光純薬社製)0.1gとを酪酸ブチル60.6gに溶解させた溶液を、4時間かけて滴下した。その後、同温度で2時間撹拌し、更に90℃で2時間撹拌し、ブロック重合鎖を側鎖に有するブロックポリマーB-4を合成して、このポリマーの酢酸ブチル分散液B-4(固形分濃度15質量%)を得た。
First, isobutyl alcohol was used as a solvent, and a mixture of methyl methacrylate and dodecyl methacrylate was used instead of dodecyl methacrylate (the mixing molar ratio of methyl methacrylate and dodecyl methacrylate was 7:6). A block polymer chain B-4A shown in the above scheme was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1, except that the amount used was adjusted. The block chain containing methyl methacrylate and dodecyl methacrylate in the block polymer chain B-4A is a block chain composed of a random copolymer of methyl methacrylate and dodecyl methacrylate.
Next, in a 200 mL three-necked flask, 30.0 g of block polymer chain B-4A, 13.4 g of butyl butyrate, 1.1 g of glycidyl methacrylate (GMA, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 4-hydroxy-TEMPO 0.04 g of free radical (TEMPO: 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 0.2 g of tetrabutylammonium bromide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were added, and 110 C. for 5 hours. Thereafter, isobutyl alcohol as a solvent was substituted with butyl butyrate to synthesize block polymer chain B-4B.
Further, 6.2 g of block polymer chain B-4B and 3.4 g of butyl butyrate were added to a 200 mL three-necked flask, and the temperature was raised to 80°C. 10.5 g of mono(2-acryloyloxyethyl) succinate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 0.1 g of dimethyl 2,2′-azobis(2-methylpropionate) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise over 4 hours. Thereafter, the mixture was stirred at the same temperature for 2 hours and further stirred at 90° C. for 2 hours to synthesize a block polymer B-4 having a block polymer chain in the side chain, and a butyl acetate dispersion B-4 of this polymer (solid content concentration of 15% by mass) was obtained.

[合成例3~12:ブロックポリマーB-2、B-3、B-5~B-12の合成、及びバインダー分散液B-2、B-3、B-5~B-12の調製]
合成例1において、ブロックポリマーB-2、B-3及びB-5~B-12が表1及び下記化学式に示す組成(構成成分の種類及び含有量)となるように各構成成分を導く化合物を用いたこと以外は、合成例1と同様にして、ブロックポリマーB-2、B-3及びB-5~B-12をそれぞれ合成して、各ブロックポリマーからなるバインダー分散液B-2、B-3及びB-5~B-12(固形分濃度50質量%)をそれぞれ得た。
なお、ブロックポリマーB-2、B-3、B-5~B-12において、2種の構成成分を含むブロック鎖は、いずれも、各構成成分を導く化合物のランダム共重合体からなるブロック鎖である。
[Synthesis Examples 3 to 12: Synthesis of Block Polymers B-2, B-3, B-5 to B-12, and Preparation of Binder Dispersions B-2, B-3, B-5 to B-12]
In Synthesis Example 1, block polymers B-2, B-3, and B-5 to B-12 have the compositions (types and contents of constituent components) shown in Table 1 and the chemical formulas below. Block polymers B-2, B-3 and B-5 to B-12 were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 except that B-3 and B-5 to B-12 (solid concentration: 50% by mass) were obtained, respectively.
In the block polymers B-2, B-3, B-5 to B-12, the block chains containing two constituent components are all block chains made of random copolymers of compounds leading to each constituent component. is.

[合成例13~16:ブロックポリマーB-13~B-16の合成、及びバインダー分散液又は溶液B-13~B-16の調製]
合成例2において、ブロックポリマーB-13~B-16が表1及び下記化学式に示す組成(構成成分の種類及び含有量)となるように各構成成分を導く化合物を用いたこと以外は、合成例2と同様にして、ブロックポリマーB-13~B-16をそれぞれ合成して、各ブロックポリマーからなるバインダー溶液又は分散液B-13~B-16(固形分濃度15質量%)をそれぞれ得た。
[Synthesis Examples 13 to 16: Synthesis of Block Polymers B-13 to B-16, and Preparation of Binder Dispersions or Solutions B-13 to B-16]
In Synthesis Example 2, block polymers B-13 to B-16 had the compositions shown in Table 1 and the following chemical formulas (types and contents of constituent components), except for using compounds that lead to each constituent component. Block polymers B-13 to B-16 were synthesized in the same manner as in Example 2 to obtain binder solutions or dispersions B-13 to B-16 (solid concentration: 15% by mass) composed of the respective block polymers. rice field.

[合成例17:ブロックポリマーBC-1の合成、及びバインダー分散液BC-1の調製]
ブロックポリマーBC-1は、特許文献1(国際公開第2017/030154号)の段落[0193]に記載の「合成例5」に従って、合成した。
合成したブロックポリマーBC-1を用いて、特許文献1の「合成例5]に記載の方法と同様にして、ブロックポリマーBC-1の分散液(固形分濃度1質量%)を調製した。
[Synthesis Example 17: Synthesis of block polymer BC-1 and preparation of binder dispersion BC-1]
Block polymer BC-1 was synthesized according to "Synthesis Example 5" described in paragraph [0193] of Patent Document 1 (WO2017/030154).
Using the synthesized block polymer BC-1, a dispersion of the block polymer BC-1 (solid content concentration 1% by mass) was prepared in the same manner as described in "Synthesis Example 5" of Patent Document 1.

[合成例18及び19:ブロックポリマーBC-2、BC-3の合成、及びバインダー溶液BC-2及びBC-3の調製]
ブロックポリマーBC-2及びBC-3は、特許文献2(特開2011-054439号公報)の段落[0101]及び段落[0102]に記載の実施例1に準拠して、表1及び下記化学式に示す組成(構成成分の種類及び含有量)となるように各構成成分を導く化合物を用いて、合成した。
こうして合成したブロックポリマーBC-2及びBC-3は、合成例1の分散液の調製に用いた分散液に溶解するため、各ブロックポリマーの溶液BC-2及びBC-3(固形分濃度15質量%)として用いた。
[Synthesis Examples 18 and 19: Synthesis of Block Polymers BC-2 and BC-3, and Preparation of Binder Solutions BC-2 and BC-3]
Block polymers BC-2 and BC-3 are represented in Table 1 and the following chemical formulas in accordance with Example 1 described in paragraphs [0101] and [0102] of Patent Document 2 (JP-A-2011-054439). It was synthesized using a compound that leads each component so that the composition (type and content of the component) is shown.
Since the block polymers BC-2 and BC-3 synthesized in this manner were dissolved in the dispersion liquid used in the preparation of the dispersion liquid of Synthesis Example 1, each block polymer solution BC-2 and BC-3 (solid content concentration 15 mass %).

[合成例20~23:ブロックポリマーBC-4~BC-6及びBC-8の合成、及びバインダー分散液又は溶液BC-4~BC-6及びBC-8の調製]
合成例1において、ブロックポリマーBC-4~BC-6及びBC-8が表1及び下記化学式に示す組成(構成成分の種類及び含有量)となるように各構成成分を導く化合物を用いたこと以外は、合成例1と同様にして、ブロックポリマーBC-4~BC-6及びBC-8をそれぞれ合成して、各ブロックポリマーからなるバインダー溶液又は分散液BC-4~BC-6及びBC-8(固形分濃度50質量%)をそれぞれ得た。
なお、ブロックポリマーBC-4及びBC-5において、2種の構成成分を含むブロック鎖は、いずれも、各構成成分を導く化合物のランダム共重合体からなるブロック鎖である。
ブロックポリマーBC-4は、合成例1の分散液の調製に用いた分散液に溶解するため、溶液BC-4(固形分濃度15質量%)として用いた。また、ブロックポリマーBC-5は、合成例1の分散液の調製において(分散媒に分散せずに)沈殿したため、その後の評価は行わなかった。
[Synthesis Examples 20 to 23: Synthesis of Block Polymers BC-4 to BC-6 and BC-8, and Preparation of Binder Dispersions or Solutions BC-4 to BC-6 and BC-8]
In Synthesis Example 1, a compound was used that led each constituent component so that the block polymers BC-4 to BC-6 and BC-8 had the compositions shown in Table 1 and the following chemical formulas (types and contents of constituent components). Except for this, block polymers BC-4 to BC-6 and BC-8 were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1, and binder solutions or dispersions BC-4 to BC-6 and BC-4 to BC-6 and BC- 8 (solid concentration: 50% by mass) was obtained.
In the block polymers BC-4 and BC-5, the block chains containing two constituents are both block chains composed of random copolymers of compounds leading to the respective constituents.
Since the block polymer BC-4 was dissolved in the dispersion liquid used for preparing the dispersion liquid of Synthesis Example 1, it was used as the solution BC-4 (solid concentration: 15% by mass). In addition, since the block polymer BC-5 precipitated (without being dispersed in the dispersion medium) during the preparation of the dispersion liquid of Synthesis Example 1, subsequent evaluation was not performed.

[合成例24:ランダムポリマーBC-7の合成、及びバインダー分散液BC-7の調製]
合成例2において、ブロック重合鎖B-4Bに代えて滴下するモノマー組成物として表1及び下記化学式に示す組成(構成成分の種類及び含有量)となるように各構成成分を導く化合物を用いたこと以外は、合成例2と同様にして、ランダムポリマーBC-7を合成した。
しかし、ランダムポリマーBC-7が沈降したため、その後の評価は行わなかった。
[Synthesis Example 24: Synthesis of random polymer BC-7 and preparation of binder dispersion BC-7]
In Synthesis Example 2, as the monomer composition to be added dropwise in place of the block polymer chain B-4B, a compound was used that leads to each component so as to have the composition (type and content of the component) shown in Table 1 and the chemical formula below. A random polymer BC-7 was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 2, except for the above.
However, due to sedimentation of the random polymer BC-7, no further evaluation was performed.

合成した各ブロックポリマーを、その各ブロック鎖のCLogP値と共に、以下に示す。各構成成分の右下に記載の数字は含有量(モル%)を示す。なお、ブロックポリマーB-4、B-13~B-16は、ブロック重合鎖を主体に図示しているが、このポリマーの主鎖は破線で囲んだ部分の(メタ)アクリル酸エステル化合物のエチレン性不飽和結合由来の炭素鎖で構成される。 Each block polymer synthesized is shown below together with the CLogP value of each block chain. The numbers on the bottom right of each component indicate the content (% by mol). The block polymers B-4, B-13 to B-16 are mainly shown as block polymer chains, but the main chain of these polymers is the ethylene It is composed of carbon chains derived from polyunsaturated bonds.

Figure 0007263536000007
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Figure 0007263536000008
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Figure 0007263536000009
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Figure 0007263536000010
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合成した各ブロックポリマーの組成、質量平均分子量及び平均粒径、更に各ブロック鎖のCLogP値を表1に示す。ブロックポリマーの質量平均分子量及び平均粒径、各ブロック鎖のCLogP値は上記方法により測定した。
表1において、CLogP値が2以上であるブロック鎖を「ブロック鎖A」、CLogP値が1以下であるブロック鎖を「ブロック鎖B」、ブロックポリマーB-4等の主鎖を形成する構成成分を「ランダム共重合成分」と表記する。なお、ブロックポリマーBC-1、BC-3等のブロック鎖が本発明で規定する末端ブロック又は極性ブロックに該当しない場合であっても、便宜上、各「ブロック鎖」欄に記載する。
表1において、CLogPの差は、[ブロック鎖A1若しくはA2のCLogP値-ブロック鎖B1若しくはB2のCLogP値]を示し、ブロック鎖A1及びA2のCLogP値が異なる場合、算出したCLogP値の差を「/」で併記する。
Table 1 shows the composition, mass average molecular weight, average particle size, and CLogP value of each block chain of each block polymer synthesized. The mass average molecular weight and average particle size of the block polymer, and the CLogP value of each block chain were measured by the above methods.
In Table 1, a block chain having a CLogP value of 2 or more is "block chain A", a block chain having a CLogP value of 1 or less is "block chain B", and a constituent component forming a main chain such as block polymer B-4. is referred to as "random copolymerization component". Even if the block chains of the block polymers BC-1, BC-3, etc. do not fall under the terminal block or polar block defined in the present invention, they are described in each "block chain" column for convenience.
In Table 1, the difference in CLogP indicates [CLogP value of block chain A1 or A2 - CLogP value of block chain B1 or B2]. Write them together with "/".

Figure 0007263536000011
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Figure 0007263536000012
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<表の略号>
表中、構成成分欄中の「-」は該当する構成成分を有していないことを示す。
アクリル酸コレステリル(Journal of Organic Chemistry,2008,vol.73,#12,p.4476-4483に従って合成した。)
CB-12:2-メタクリロイロキシエチルフタル酸(CB-12:商品名、新中村化学社製)
PEG:ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアクリレート(数平均分子量850、東京化成工業社製)
2EHA:アクリル酸2-エチルヘキシル(東京化成工業社製)
BA:アクリル酸n-ブチル(東京化成工業社製)
ST:スチレン(富士フイルム和光純薬社製)
AN:アクリロニトリル(東京化成工業社製)
LMA:メタクリル酸ドデシル(富士フイルム和光純薬社製)
HEA:アクリル酸2-ヒドロキシエチル(富士フイルム和光純薬社製)
MMA:メタクリル酸メチル(富士フイルム和光純薬社製、CLogP値1.1)
AEHS:こはく酸モノ(2-アクリロイルオキシエチル)(東京化成工業社製)
HexMA:メタクリル酸n-ヘキシル(東京化成工業社製、CLogP値3.8)
PrMA:メタクリル酸n-プロピル(富士フイルム和光純薬社製、CLogP値2.2)
EMA:メタクリル酸エチル(東京化成工業社製、CLogP値1.6)
CHA:アクリル酸シクロヘキシル(東京化成工業、CLogP値2.8)
PhMA:メタクリル酸フェニル(東京化成工業、CLogP値2.3)
ST-A:4-ビニル安息香酸(東京化成工業、CLogP値2.6)
AA:アクリル酸(富士フイルム和光純薬社製、CLogP値0.4)
GMA:メタクリル酸グリシジル(富士フイルム和光純薬社製、CLogP値0.7)
AME400:ブレンマーAME400(日油株式会社製、CLogP値-0.7)
DMAAm:N、N’-ジメチルアクリルアミド(富士フイルム和光純薬社製、CLogP値-0.2)
MAA:メタクリル酸(富士フイルム和光純薬社製、CLogP値0.7)
<Table abbreviations>
In the table, "-" in the component column indicates that the corresponding component is not included.
Cholesteryl acrylate (synthesized according to Journal of Organic Chemistry, 2008, vol.73, #12, p.4476-4483.)
CB-12: 2-methacryloyloxyethyl phthalate (CB-12: trade name, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)
PEG: polyethylene glycol monomethyl ether acrylate (number average molecular weight 850, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
2EHA: 2-ethylhexyl acrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
BA: n-butyl acrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
ST: Styrene (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
AN: acrylonitrile (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
LMA: dodecyl methacrylate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
HEA: 2-hydroxyethyl acrylate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
MMA: methyl methacrylate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., CLogP value 1.1)
AEHS: Mono (2-acryloyloxyethyl) succinate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
HexMA: n-hexyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., CLogP value 3.8)
PrMA: n-propyl methacrylate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., CLogP value 2.2)
EMA: ethyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., CLogP value 1.6)
CHA: Cyclohexyl acrylate (Tokyo Chemical Industry, CLogP value 2.8)
PhMA: phenyl methacrylate (Tokyo Chemical Industry, CLogP value 2.3)
ST-A: 4-vinyl benzoic acid (Tokyo Chemical Industry, CLogP value 2.6)
AA: acrylic acid (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., CLogP value 0.4)
GMA: glycidyl methacrylate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., CLogP value 0.7)
AME400: Blemmer AME400 (manufactured by NOF Corporation, CLogP value -0.7)
DMAAm: N, N'-dimethylacrylamide (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., CLogP value -0.2)
MAA: methacrylic acid (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., CLogP value 0.7)

2.硫化物系無機固体電解質の合成
[合成例A]
硫化物系無機固体電解質は、T.Ohtomo,A.Hayashi,M.Tatsumisago,Y.Tsuchida,S.Hama,K.Kawamoto,Journal of Power Sources,233,(2013),pp231-235、及び、A.Hayashi,S.Hama,H.Morimoto,M.Tatsumisago,T.Minami,Chem.Lett.,(2001),pp872-873の非特許文献を参考にして合成した。
具体的には、アルゴン雰囲気下(露点-70℃)のグローブボックス内で、硫化リチウム(LiS、Aldrich社製、純度>99.98%)2.42g及び五硫化二リン(P、Aldrich社製、純度>99%)3.90gをそれぞれ秤量し、メノウ製乳鉢に投入し、メノウ製乳棒を用いて、5分間混合した。LiS及びPの混合比は、モル比でLiS:P=75:25とした。
次いで、ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを66個投入し、上記の硫化リチウムと五硫化二リンの混合物全量を投入し、アルゴン雰囲気下で容器を完全に密閉した。フリッチュ社製遊星ボールミルP-7(商品名、フリッチュ社製)に容器をセットし、温度25℃で、回転数510rpmで20時間メカニカルミリングを行うことで、黄色粉体の硫化物系無機固体電解質(Li-P-S系ガラス、以下、LPSと表記することがある。)6.20gを得た。Li-P-S系ガラスの平均粒径は2.5μmであった。
2. Synthesis of sulfide-based inorganic solid electrolyte [Synthesis Example A]
Sulfide-based inorganic solid electrolytes are disclosed in T.W. Ohtomo, A.; Hayashi, M.; Tatsumisago, Y.; Tsuchida, S.; Hama, K.; Kawamoto, Journal of Power Sources, 233, (2013), pp231-235; Hayashi, S.; Hama, H.; Morimoto, M.; Tatsumisago, T.; Minami, Chem. Lett. , (2001), pp872-873.
Specifically, in a glove box under an argon atmosphere (dew point −70° C.), 2.42 g of lithium sulfide (Li 2 S, manufactured by Aldrich, purity >99.98%) and diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 , manufactured by Aldrich, purity >99%) was weighed, put into an agate mortar, and mixed for 5 minutes using an agate pestle. The mixing ratio of Li 2 S and P 2 S 5 was Li 2 S:P 2 S 5 =75:25 in terms of molar ratio.
Next, 66 zirconia beads with a diameter of 5 mm were charged into a 45 mL zirconia container (manufactured by Fritsch), the entire mixture of lithium sulfide and phosphorus pentasulfide was charged, and the container was completely sealed under an argon atmosphere. . The container is set in a planetary ball mill P-7 manufactured by Fritsch (trade name, manufactured by Fritsch), and mechanical milling is performed at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 510 rpm for 20 hours to obtain a yellow powdery sulfide-based inorganic solid electrolyte. (Li--P--S glass, hereinafter sometimes referred to as LPS.) 6.20 g was obtained. The average particle size of the Li—P—S glass was 2.5 μm.

[実施例1]
調製した各バインダーを用いて、無機固体電解質含有組成物及び正極組成物を調製して、全固体二次電池を製造した。
<無機固体電解質含有組成物の調製>
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、上記合成例Aで合成したLPS又はLi0.33La0.55TiO(LLT)4.85g、下記表2に示すバインダー分散液等0.15g(固形分質量)、及び酪酸ブチルを11.0g投入した。その後に、この容器をフリッチュ社製遊星ボールミルP-7(商品名)にセットした。温度25℃、回転数150rpmで10分間混合して、無機固体電解質含有組成物C-1~C-17及びBC-1~BC-8(ただし、上述のようにブロックポリマーBC-5又はBC-7を用いる組成物BC-5及びBC-7は欠番とする。以下同様。)をそれぞれ調製した。
[Example 1]
Using each prepared binder, an inorganic solid electrolyte-containing composition and a positive electrode composition were prepared to produce an all-solid secondary battery.
<Preparation of Inorganic Solid Electrolyte-Containing Composition>
180 zirconia beads with a diameter of 5 mm were put into a zirconia 45 mL container (manufactured by Fritsch), and 4.85 g of LPS or Li 0.33 La 0.55 TiO 3 (LLT) synthesized in Synthesis Example A above was added. 0.15 g (solid mass) such as the binder dispersion shown in 2 and 11.0 g of butyl butyrate were added. After that, this container was set in a planetary ball mill P-7 (trade name) manufactured by Fritsch. Mixing for 10 minutes at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 150 rpm, inorganic solid electrolyte-containing compositions C-1 to C-17 and BC-1 to BC-8 (however, as described above, block polymer BC-5 or BC- Compositions BC-5 and BC-7 using 7 were prepared respectively.

表2には、分散媒と各ブロックポリマーにおけるブロック共重合鎖の末端ブロック鎖とのCLogP値の差[末端ブロック鎖のCLogP値-分散媒のCLogP値](絶対値)を示す。このCLogP値が複数ある場合、「/」を用いて併記する。 Table 2 shows the difference in CLogP value between the dispersion medium and the end-blocked chain of the block copolymer chain in each block polymer [CLogP value of end-blocked chain - CLogP value of dispersion medium] (absolute value). When there are multiple CLogP values, they are written together using "/".

Figure 0007263536000013
Figure 0007263536000013

<全固体二次電池用固体電解質シートの作製>
全固体二次電池用固体電解質シートは、各無機固体電解質含有組成物について、調製後(24時間静置前)の組成物と、調製してから24時間静置(温度:25℃、相対湿度:0.1%未満の環境下、底面積1.5cmの円筒状容器に各組成物6mL投入)後の組成物(静置後の組成物全量のうち上半分の部分)をそれぞれ用いて、2シート1組として作製した。
ベーカー式アプリケーター(商品名:SA-201、テスター産業社製)を用いて、厚み20μmのアルミニウム箔上に各無機固体電解質含有組成物を塗布し、80℃で2時間加熱して、無機固体電解質含有組成物を乾燥(分散媒を除去)させた。その後、ヒートプレス機を用いて、120℃の温度及び600MPaの圧力で10秒間、乾燥させた無機固体電解質含有組成物を加熱及び加圧して、全固体二次電池用固体電解質シートS-1~S-17及びBS-1~BS-8をそれぞれ作製した。固体電解質層の膜厚は50μmであった。
<Preparation of solid electrolyte sheet for all-solid secondary battery>
Solid electrolyte sheet for all-solid secondary battery, for each inorganic solid electrolyte-containing composition, the composition after preparation (before standing still for 24 hours) and the composition after standing for 24 hours after preparation (temperature: 25 ° C., relative humidity : In an environment of less than 0.1%, using the composition after putting 6 mL of each composition into a cylindrical container with a bottom area of 1.5 cm 2 (the upper half of the total amount of the composition after standing) , were prepared as a set of two sheets.
Using a baker applicator (trade name: SA-201, manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.), each inorganic solid electrolyte-containing composition was applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm and heated at 80 ° C. for 2 hours to form an inorganic solid electrolyte. The containing composition was dried (removed the dispersion medium). Thereafter, using a heat press, the dried inorganic solid electrolyte-containing composition is heated and pressurized for 10 seconds at a temperature of 120° C. and a pressure of 600 MPa to obtain a solid electrolyte sheet S-1 for an all-solid secondary battery. S-17 and BS-1 to BS-8 were produced respectively. The film thickness of the solid electrolyte layer was 50 μm.

<正極組成物の調製>
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、合成例Aで合成したLPSを2.7g、表3に示すバインダー分散液等0.3g(固形分質量)、及び酪酸ブチルを22g投入した。フリッチュ社製遊星ボールミルP-7(商品名)にこの容器をセットし、温度25℃、回転数300pmで60分間混合した。その後、正極活物質としてLiNi1/3Co1/3Mn1/3(NMC)又はLiNi0.85Co0.10Al0.05(NCA)7.0gを投入し、同様に、遊星ボールミルP-7(商品名)にこの容器をセットし、温度25℃、回転数100rpmで5分間混合を続けた。こうして、正極組成物U-1~U-17及びV-1~V-8をそれぞれ調製した。
<Preparation of positive electrode composition>
180 zirconia beads with a diameter of 5 mm were put into a zirconia 45 mL container (manufactured by Fritsch), 2.7 g of LPS synthesized in Synthesis Example A, and 0.3 g (solid content mass) of the binder dispersion etc. shown in Table 3. , and 22 g of butyl butyrate. This container was set in a planetary ball mill P-7 (trade name) manufactured by Fritsch, and mixed at a temperature of 25° C. and a rotation speed of 300 pm for 60 minutes. After that, 7.0 g of LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (NMC) or LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 (NCA) was added as a positive electrode active material. , planetary ball mill P-7 (trade name), and mixing was continued for 5 minutes at a temperature of 25° C. and a rotation speed of 100 rpm. Positive electrode compositions U-1 to U-17 and V-1 to V-8 were thus prepared, respectively.

各正極組成物において、分散媒と各ブロックポリマーにおけるブロック共重合鎖の末端ブロック鎖とのCLogP値の差[末端ブロック鎖のCLogP値-分散媒のCLogP値](絶対値)は、同一のブロックポリマーを用いた無機固体電解質含有組成物(表2)と同一であるので、表3での記載を省略する。 In each positive electrode composition, the difference in CLogP value between the dispersion medium and the terminal block chain of the block copolymer chain in each block polymer [the CLogP value of the terminal block chain - the CLogP value of the dispersion medium] (absolute value) is the same block Since it is the same as the inorganic solid electrolyte-containing composition using a polymer (Table 2), the description in Table 3 is omitted.

Figure 0007263536000014
Figure 0007263536000014

<全固体二次電池用正極シートの作製>
全固体二次電池用正極シートは、各正極組成物について、調製後(24時間静置前)の組成物と、調製してから24時間静置(温度:25℃、相対湿度:0.1%未満の環境下、底面積1.5cmの円筒状容器に各組成物6mL投入)後の組成物(静置後の組成物全量のうち上半分の部分)をそれぞれ用いて、2シート1組として作製した。
ベーカー式アプリケーター(商品名:SA-201)を用いて、厚み20μmのアルミニウム箔上に調製した正極組成物を塗布し、80℃で2時間加熱して、正極組成物を乾燥(分散媒を除去)させた。その後、ヒートプレス機を用いて、乾燥させた正極組成物を25℃で加圧(10MPa、1分)して、膜厚80μmの正極活物質層を有する全固体二次電池用正極シートPU-1~PU-17及びPV-1~PV-8をそれぞれ作製した。
<Preparation of positive electrode sheet for all-solid secondary battery>
The positive electrode sheet for all-solid secondary batteries is, for each positive electrode composition, the composition after preparation (before standing for 24 hours) and the composition after standing for 24 hours after preparation (temperature: 25 ° C., relative humidity: 0.1 %, put 6 mL of each composition into a cylindrical container with a bottom area of 1.5 cm 2 ) (the upper half of the total composition after standing), 2 sheets 1 made as a set.
Using a baker applicator (trade name: SA-201), the positive electrode composition prepared on an aluminum foil having a thickness of 20 μm is applied and heated at 80 ° C. for 2 hours to dry the positive electrode composition (remove the dispersion medium. ). After that, using a heat press, the dried positive electrode composition was pressed at 25 ° C. (10 MPa, 1 minute) to obtain a positive electrode sheet for an all-solid secondary battery having a positive electrode active material layer with a thickness of 80 μm PU- 1 to PU-17 and PV-1 to PV-8, respectively.

<負極組成物の調製>
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、合成例Aで合成したLPSを4.0g、KYNAR FLEX 2500-20(商品名)を固形分質量として0.3g、及び酪酸ブチルを12.0g投入した。フリッチュ社製遊星ボールミルP-7(商品名)にこの容器をセットし、温度25℃、回転数300pmで60分間混合した。その後、負極活物質としてケイ素(Si、Aldrich社製)又は黒鉛(CGB、日本黒鉛社製)5.3g、導電助剤としてアセチレンブラック(デンカ社製)0.4gを投入し、同様に、遊星ボールミルP-7に容器をセットして、温度25℃、回転数100rpmで10分間混合して、負極組成物(スラリー)を調製した。
<Preparation of negative electrode composition>
180 zirconia beads with a diameter of 5 mm were placed in a 45 mL zirconia container (manufactured by Fritsch), 4.0 g of LPS synthesized in Synthesis Example A, and KYNAR FLEX 2500-20 (trade name) as a solid content mass of 0.0 g. 3 g, and 12.0 g of butyl butyrate. This container was set in a planetary ball mill P-7 (trade name) manufactured by Fritsch, and mixed at a temperature of 25° C. and a rotation speed of 300 pm for 60 minutes. After that, 5.3 g of silicon (Si, manufactured by Aldrich) or graphite (CGB, manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) as a negative electrode active material and 0.4 g of acetylene black (manufactured by Denka Co., Ltd.) as a conductive aid were added. The container was set in a ball mill P-7 and mixed for 10 minutes at a temperature of 25° C. and a rotation speed of 100 rpm to prepare a negative electrode composition (slurry).

<全固体二次電池用負極シートの作製>
ベーカー式アプリケーター(商品名:SA-201)を用いて、厚み20μmの銅箔上に調製した負極組成物を塗布し、80℃で2時間加熱して、負極組成物を乾燥(分散媒を除去)させた。その後、ヒートプレス機を用いて、乾燥させた負極組成物を25℃で加圧(10MPa、1分)して、膜厚80μmの負極活物質層を有する全固体二次電池用負極シートを作製した。
<Preparation of negative electrode sheet for all-solid secondary battery>
Using a baker applicator (trade name: SA-201), the negative electrode composition prepared on a copper foil having a thickness of 20 μm is applied and heated at 80 ° C. for 2 hours to dry the negative electrode composition (remove the dispersion medium. ). Then, using a heat press, the dried negative electrode composition was pressed at 25° C. (10 MPa, 1 minute) to prepare a negative electrode sheet for an all-solid secondary battery having a negative electrode active material layer with a thickness of 80 μm. bottom.

<固体電解質層を備えた全固体二次電池用負極シートの作製>
次いで、作製した負極シートの負極活物質層上に、作製した各全固体二次電池用固体電解質シートS-1~S-17及びBS-1~BS-8を、固体電解質層が負極活物質層に接するように重ね、プレス機を用いて温度25℃、加圧力50MPaで加圧して、転写(積層)した。得られた積層体を、更に温度25℃、加圧力600MPaで加圧することにより、固体電解質層を備えた全固体二次電池用負極シートをそれぞれ作製した。各シートにおいて、固体電解質層の膜厚は50μmであり、負極活物質層の膜厚は75μmであった。
固体電解質層を備えた全固体二次電池用負極シートを、便宜上、用いた全固体二次電池用固体電解質シートの番号で特定する。例えば、全固体二次電池用固体電解質シートS-1を用いて作製した、固体電解質層を備えた全固体二次電池用負極シートをS-1とする。
<Preparation of Negative Electrode Sheet for All-Solid Secondary Battery Equipped with Solid Electrolyte Layer>
Next, the prepared solid electrolyte sheets S-1 to S-17 and BS-1 to BS-8 for all-solid secondary batteries are placed on the negative electrode active material layer of the prepared negative electrode sheet, and the solid electrolyte layer is the negative electrode active material. The layers were superimposed so as to be in contact with each other, and were transferred (laminated) by pressing with a press at a temperature of 25° C. and a pressure of 50 MPa. The obtained laminate was further pressed at a temperature of 25° C. and a pressure of 600 MPa to prepare a negative electrode sheet for an all-solid secondary battery having a solid electrolyte layer. In each sheet, the thickness of the solid electrolyte layer was 50 μm, and the thickness of the negative electrode active material layer was 75 μm.
For convenience, the all-solid secondary battery negative electrode sheet having a solid electrolyte layer is specified by the number of the used all-solid secondary battery solid electrolyte sheet. For example, a negative electrode sheet for an all-solid secondary battery having a solid electrolyte layer prepared using the solid electrolyte sheet S-1 for an all-solid secondary battery is referred to as S-1.

<全固体二次電池の製造>
全固体二次電池は、無機固体電解質含有組成物及び正極組成物について、調製後(24時間静置前)の両組成物と、調製してから24時間静置後の両組成物をそれぞれ用いて作製した各シートを用いて、製造した。
すなわち、静置前後の各組成物をそれぞれ用いて作製した、固体電解質層を備えた各全固体二次電池用負極シートから直径14.5mmの円板状負極シートを切り出し、それぞれを、スペーサーとワッシャー(図2において図示せず)を組み込んだステンレス製の2032型コインケース11に入れた。次いで、この円板状負極シートの固体電解質層上(アルミニウム箔は剥離済み)に直径14.0mmで打ち抜いた全固体二次電池用正極シート(正極活物質層、アルミニウム箔は剥離済み)を重ねた。ここで、静置前の無機固体電解質含有組成物を用いて作製した固体電解質層を備えた全固体二次電池用負極シートに対しては、表4に示す層構成の組み合わせで、静置前の正極組成物を用いて作製した全固体二次電池用正極シートを重ねた。同様に、静置後の無機固体電解質含有組成物を用いて作製した固体電解質層を備えた全固体二次電池用負極シートに対しては、表4に示す層構成の組み合わせで、静置後の正極組成物を用いて作製した全固体二次電池用正極シートを重ねた。次いで、正極活物質層の上に更にステンレス鋼箔(正極集電体)を重ねて全固体二次電池用積層体(銅箔-負極活物質層-固体電解質層-正極活物質層-ステンレス鋼箔からなる積層体)12を形成した。その後、2032型コインケース11をかしめることで、図2に示すコイン型全固体二次電池No.101~119及びc11~c18(ただし、c15及びc17は欠番とする。)をそれぞれ製造した。こうして、各No.の全固体二次電池として、調製前の両組成物を用いて作製した全固体二次電池と、静置後の両組成物を用いて作製した全固体二次電池との2個1組を得た。
<Production of all-solid secondary battery>
In the all-solid secondary battery, both compositions after preparation (before standing for 24 hours) and both compositions after standing for 24 hours are used for the inorganic solid electrolyte-containing composition and the positive electrode composition. It was manufactured using each sheet prepared by
That is, a disc-shaped negative electrode sheet with a diameter of 14.5 mm was cut out from each negative electrode sheet for an all-solid secondary battery having a solid electrolyte layer prepared using each composition before and after standing, and each was used as a spacer. It was placed in a stainless steel 2032 type coin case 11 incorporating a washer (not shown in FIG. 2). Next, a positive electrode sheet for an all-solid secondary battery (positive electrode active material layer, aluminum foil has been peeled) punched out with a diameter of 14.0 mm is overlaid on the solid electrolyte layer (aluminum foil has been peeled) of the disk-shaped negative electrode sheet. rice field. Here, with respect to the all-solid secondary battery negative electrode sheet having the solid electrolyte layer produced using the inorganic solid electrolyte-containing composition before standing, the combination of the layer configurations shown in Table 4 was used before standing. A positive electrode sheet for an all-solid secondary battery produced using the positive electrode composition of No. 1 was stacked. Similarly, for the negative electrode sheet for an all-solid secondary battery having a solid electrolyte layer produced using the composition containing an inorganic solid electrolyte after standing, the combination of the layer configurations shown in Table 4 was used after standing. A positive electrode sheet for an all-solid secondary battery produced using the positive electrode composition of No. 1 was stacked. Next, a stainless steel foil (positive electrode current collector) is further overlaid on the positive electrode active material layer to form a laminate for an all-solid secondary battery (copper foil-negative electrode active material layer-solid electrolyte layer-positive electrode active material layer-stainless steel A foil laminate) 12 was formed. After that, by crimping the 2032-type coin case 11, the coin-type all-solid-state secondary battery No. 2 shown in FIG. 101 to 119 and c11 to c18 (however, c15 and c17 are omitted) were produced respectively. Thus, each No. As an all-solid secondary battery, a set of two all-solid secondary batteries made using both compositions before preparation and an all-solid secondary battery made using both compositions after standing Obtained.

<電池抵抗の評価>
全固体二次電池No.101~119及びc11~c18の電池性能として、無機固体電解質含有組成物及び正極組成物について、24時間静置前後の組成物を用いて製造した各組の電池について電池抵抗を測定して、電池抵抗の変化率を評価した。
各全固体二次電池の抵抗を、充放電評価装置:TOSCAT-3000(商品名、東洋システム社製)により評価した。具体的には、各全固体二次電池を、それぞれ、電流密度0.1mA/cmで電池電圧が4.2Vに達する充電した。その後、電流密度0.2mA/cmで電池電圧が2.5Vに達するまで放電した。この充電1回と放電1回とを充放電1サイクルとして繰り返して2サイクル充放電して、2サイクル目の5mAh/g(活物質質量1g当たりの電気量)放電後の電池電圧を読み取った。
同一の電池No.で表わされる1組の全固体二次電池において、電池電圧の変化率([24時間静置後の組成物を用いて製造した全固体二次電池の抵抗値/24時間静置前の組成物を用いて製造した全固体二次電池の抵抗値]×100(%))を求め、この変化率を抵抗変化率として下記評価ランクのいずれに含まれるかにより、全固体二次電池の抵抗変化率を評価した。
本試験において、評価ランクが高いほど、組成物の分散安定性が高くなり、組成物中での固体粒子の再凝集や沈降による電池性能の低下(電池抵抗の上昇)を抑えることができる。本試験の合格レベルは評価ランク「3」以上である。
なお、24時間静置前の組成物を用いて製造した電池の抵抗値は、全固体二次電池として近年の高度な要求に十分に応えられるほど小さなものであった。

- 評価ランク -
8: 100%≦抵抗変化率<101%
7: 101%≦抵抗変化率<105%
6: 105%≦抵抗変化率<108%
5: 108%≦抵抗変化率<110%
4: 110%≦抵抗変化率<115%
3: 115%≦抵抗変化率<118%
2: 118%≦抵抗変化率<120%
1: 120%≦抵抗変化率
<Evaluation of battery resistance>
All-solid secondary battery No. As the battery performance of 101 to 119 and c11 to c18, the battery resistance of each set of batteries produced using the composition before and after standing for 24 hours was measured for the inorganic solid electrolyte-containing composition and the positive electrode composition. The rate of change in resistance was evaluated.
The resistance of each all-solid secondary battery was evaluated with a charge/discharge evaluation device: TOSCAT-3000 (trade name, manufactured by Toyo System Co., Ltd.). Specifically, each all-solid secondary battery was charged to a battery voltage of 4.2 V at a current density of 0.1 mA/cm 2 . After that, the battery was discharged at a current density of 0.2 mA/cm 2 until the battery voltage reached 2.5V. This cycle of charging and discharging was repeated for 2 cycles, and the battery voltage was read after discharging at 5 mAh/g (amount of electricity per 1 g of active material mass) in the second cycle.
The same battery No. In one set of all-solid-state secondary batteries represented by the rate of change in battery voltage ([resistance value of all-solid-state secondary battery manufactured using the composition after standing for 24 hours / composition before standing for 24 hours The resistance value of the all-solid secondary battery manufactured using] x 100 (%)) is obtained, and this rate of change is used as the rate of change in resistance, depending on which of the following evaluation ranks the resistance change of the all-solid secondary battery is included. rate was evaluated.
In this test, the higher the evaluation rank, the higher the dispersion stability of the composition, and the deterioration of battery performance (increase in battery resistance) due to reaggregation and sedimentation of solid particles in the composition can be suppressed. The passing level of this test is an evaluation rank of "3" or higher.
The resistance value of the battery manufactured using the composition before standing still for 24 hours was small enough to sufficiently meet recent high demands as an all-solid secondary battery.

- Evaluation rank -
8: 100% ≤ resistance change rate < 101%
7: 101% ≤ resistance change rate < 105%
6: 105% ≤ resistance change rate < 108%
5: 108% ≤ resistance change rate < 110%
4: 110% ≤ resistance change rate < 115%
3: 115% ≤ resistance change rate < 118%
2: 118% ≤ resistance change rate < 120%
1: 120% ≤ resistance change rate

Figure 0007263536000015
Figure 0007263536000015

[実施例2]
実施例1において、無機固体電解質含有組成物及び正極組成物の一方の組成物のみについて、調製してから24時間静置後の組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、全固体二次電池を製造し、その電池抵抗を評価した。
その結果、調製してから24時間静置後の無機固体電解質含有組成物を用いた全固体二次電池、及び調製してから24時間静置後の正極組成物を用いた全固体二次電池において、調製してから24時間静置後の無機固体電解質含有組成物及び正極組成物を用いた全固体二次電池(実施例1)と同様の結果(傾向)が得られた。
[Example 2]
In Example 1, for only one of the inorganic solid electrolyte-containing composition and the positive electrode composition, in the same manner as in Example 1, except that the composition after standing for 24 hours after preparation was used, An all-solid secondary battery was manufactured and its battery resistance was evaluated.
As a result, an all-solid secondary battery using an inorganic solid electrolyte-containing composition after standing for 24 hours after preparation, and an all-solid secondary battery using a positive electrode composition after standing for 24 hours after preparation , the same result (tendency) as the all-solid secondary battery (Example 1) using the inorganic solid electrolyte-containing composition and the positive electrode composition after standing for 24 hours after preparation was obtained.

[実施例3]
実施例1の全固体二次電池No.104において、負極組成物のバインダーとしてKYNAR FLEX 2500-20(商品名)に代えてブロックポリマーB-4からなるバインダー粒子(バインダー分散液B-4)を用いたこと以外は、実施例1の全固体二次電池No.104と同様にして、正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層のいずれもがブロックポリマーB-4からなるバインダー粒子B-4を含む全固体二次電池を製造した。この全固体二次電池の電池抵抗を実施例1と同様に評価した結果、抵抗変化率の評価ランクは「8」であった。
[Example 3]
All-solid secondary battery No. 1 of Example 1; In 104, all of Example 1 was used except that binder particles (binder dispersion B-4) made of block polymer B-4 were used instead of KYNAR FLEX 2500-20 (trade name) as the binder of the negative electrode composition. Solid secondary battery No. In the same manner as in No. 104, an all-solid secondary battery containing binder particles B-4 in which all of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer and the negative electrode active material layer were made of the block polymer B-4 was manufactured. As a result of evaluating the battery resistance of this all-solid secondary battery in the same manner as in Example 1, the evaluation rank of the resistance change rate was "8".

実施例1(表4)~実施例3における結果から次のことが分かる。
比較例の全固体二次電池No.c11~c18は、いずれも、本発明で規定するバインダー粒子を含有しない組成物(無機固体電解質含有組成物及び正極組成物)を用いて形成された固体電解質層及び正極活物質層を備えており、電池電圧の上昇が大きい。これは、組成物の分散安定性が十分ではなく、固体電解質層及び正極活物質層中での固体粒子間の界面抵抗の上昇を十分に抑制できないためと考えられる。特に、ブロックポリマーBC-5及びBC-7は、無機固体電解質含有組成物に用いて電池性能を評価可能なバインダー粒子を形成することができなかった。
これに対して、本発明の全固体二次電池No.101~119は、いずれも、本発明で規定するバインダー粒子を含有する組成物(無機固体電解質含有組成物及び正極組成物)を用いて形成された固体電解質層及び正極活物質層を備えており、電池電圧の上昇が小さい。用いた組成物の分散安定性が高く、経時(例えば24時間経過後)による固体粒子の再凝集若しくは沈殿を抑制でき、その結果、固体粒子間の界面抵抗の上昇を固体電解質層及び正極活物質層中においても効果的に抑制できたためと考えられる。
この効果は、実施例2のように、無機固体電解質含有組成物及び正極組成物の一方の組成物のみに本発明で規定するバインダー粒子を用いても、奏されることが分かる。更に、負極活物質として充放電による膨張収縮が大きく電池性能の低下を加速させる負極活物質(ケイ素)を用いても、電池性能の低下を効果的に抑制できる。
The results of Examples 1 (Table 4) to 3 show the following.
All-solid secondary battery No. of the comparative example. Each of c11 to c18 includes a solid electrolyte layer and a positive electrode active material layer formed using a composition (inorganic solid electrolyte-containing composition and positive electrode composition) that does not contain the binder particles defined in the present invention. , the increase in battery voltage is large. It is considered that this is because the dispersion stability of the composition is not sufficient, and the increase in interfacial resistance between solid particles in the solid electrolyte layer and the positive electrode active material layer cannot be sufficiently suppressed. In particular, block polymers BC-5 and BC-7 could not form binder particles capable of evaluating battery performance when used in an inorganic solid electrolyte-containing composition.
In contrast, the all-solid secondary battery No. 1 of the present invention. 101 to 119 are all provided with a solid electrolyte layer and a positive electrode active material layer formed using a composition containing binder particles defined in the present invention (an inorganic solid electrolyte-containing composition and a positive electrode composition). , the rise in battery voltage is small. The dispersion stability of the composition used is high, and reaggregation or precipitation of the solid particles over time (for example, after 24 hours) can be suppressed, and as a result, the increase in interfacial resistance between the solid particles is suppressed by the solid electrolyte layer and the positive electrode active material. It is considered that this is because it could be effectively suppressed even in the layer.
As in Example 2, this effect can be exhibited even if the binder particles defined in the present invention are used only in one of the inorganic solid electrolyte-containing composition and the positive electrode composition. Furthermore, even if a negative electrode active material (silicon), which expands and contracts significantly due to charging and discharging and accelerates the deterioration of battery performance, is used as the negative electrode active material, the deterioration of battery performance can be effectively suppressed.

本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。 While we have described our invention in conjunction with embodiments thereof, we do not intend to limit our invention in any detail to the description unless specified otherwise, which is contrary to the spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims. I think it should be interpreted broadly.

本願は、2019年10月30日に日本国で特許出願された特願2019-197783に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-197783 filed in Japan on October 30, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference. taken in as a part.

1 負極集電体
2 負極活物質層
3 固体電解質層
4 正極活物質層
5 正極集電体
6 作動部位
10 全固体二次電池
11 2032型コインケース
12 全固体二次電池用積層体
13 コイン型全固体二次電池
1 Negative Electrode Current Collector 2 Negative Electrode Active Material Layer 3 Solid Electrolyte Layer 4 Positive Electrode Active Material Layer 5 Positive Electrode Current Collector 6 Operating Part 10 All Solid Secondary Battery 11 2032 Type Coin Case 12 All Solid Secondary Battery Laminate 13 Coin Type All-solid secondary battery

Claims (19)

周期律表第1族若しくは第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する無機固体電解質と、平均粒径が10nm以上1,000nm以下のバインダー粒子と、分散媒とを含有する無機固体電解質含有組成物であって、
前記バインダー粒子がブロックポリマーを含んで構成され、
前記ブロックポリマーが、下記式(1)で表される構成成分を有する、CLogP値が2以上である末端ブロック鎖を少なくとも1つ有し、かつCLogP値が1以下であるブロック鎖を前記末端ブロック鎖に隣接して有するブロック重合鎖を含む、無機固体電解質含有組成物。
Figure 0007263536000016
式(1)中、Raは、水素原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ハロゲン原子又は炭素数1~6のアルキル基を示す。Rbは炭素数3以上の、直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基を示す。
An inorganic solid electrolyte containing an inorganic solid electrolyte having ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, binder particles having an average particle size of 10 nm or more and 1,000 nm or less, and a dispersion medium. A composition comprising:
The binder particles contain a block polymer,
The block polymer has at least one terminal block chain having a CLogP value of 2 or more, which has a component represented by the following formula (1), and a block chain having a CLogP value of 1 or less. An inorganic solid electrolyte-containing composition comprising block polymer chains having adjacent chains.
Figure 0007263536000016
In formula (1), Ra represents a hydrogen atom, a hydroxy group, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Rb represents a linear or branched alkyl group having 3 or more carbon atoms.
前記末端ブロック鎖が少なくとも2種の構成成分を含む、請求項1に記載の無機固体電解質含有組成物。 2. The inorganic solid electrolyte-containing composition of claim 1, wherein said endblocked chain comprises at least two constituents. 前記ブロックポリマーが下記式(2)で表される、請求項1又は2に記載の無機固体電解質含有組成物。
A-B 式(2)
式(2)中、Aは前記末端ブロック鎖を示し、BはCLogP値が1以下である前記ブロック鎖を示す。
The inorganic solid electrolyte-containing composition according to claim 1 or 2, wherein the block polymer is represented by the following formula (2).
AB formula (2)
In formula (2), A represents the end-blocked chain, and B represents the blocked chain having a CLogP value of 1 or less.
前記ブロックポリマーが下記式(3)で表される、請求項1又は2に記載の無機固体電解質含有組成物。
Figure 0007263536000017
式(3)中、Rcは、水素原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ハロゲン原子又は炭素数1~6のアルキル基を示す。Xは2価の連結基を示す。Cは前記ブロック重合鎖を示す。DはCLogP値が1以下の構成成分を示す。
The inorganic solid electrolyte-containing composition according to claim 1 or 2, wherein the block polymer is represented by the following formula (3).
Figure 0007263536000017
In formula (3), Rc represents a hydrogen atom, a hydroxy group, a cyano group, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. X represents a divalent linking group. C represents the block polymer chain. D indicates a component with a CLogP value of 1 or less.
前記Xが、炭素数1~6のアルキレン基、酸素原子、シアノ基、カルボニル基又はこれらを組み合わせた基であって、構成原子数が1~35個の連結基である、請求項4に記載の無機固体電解質含有組成物。 5. The group according to claim 4, wherein X is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an oxygen atom, a cyano group, a carbonyl group, or a group combining these, and is a linking group having 1 to 35 constituent atoms. A composition containing an inorganic solid electrolyte. 前記ブロック重合鎖中における、前記末端ブロック鎖の含有量が35モル%以下であり、CLogP値が1以下である前記ブロック鎖の含有量が65モル%以上である、請求項3に記載の無機固体電解質含有組成物。 4. The inorganic material according to claim 3, wherein the content of the terminal block chains in the block polymer chains is 35 mol% or less, and the content of the block chains having a CLogP value of 1 or less is 65 mol% or more. A composition containing a solid electrolyte. 前記バインダー粒子の平均粒径が50~250nmである、請求項1~6のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。 The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the binder particles have an average particle size of 50 to 250 nm. 前記Rbとして採りうるアルキル基の炭素数が8以上である、請求項1~7のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。 The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the alkyl group that can be used as Rb has 8 or more carbon atoms. 前記末端ブロック鎖のCLogP値が3.5以上である、請求項1~8のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。 The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of claims 1 to 8, wherein the terminal block chain has a CLogP value of 3.5 or more. CLogP値が1以下である前記ブロック鎖のCLogP値が0.7以下である、請求項1~9のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。 The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of claims 1 to 9, wherein the block chain having a CLogP value of 1 or less has a CLogP value of 0.7 or less. CLogP値が1以下である前記ブロック鎖が(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸エステル化合物に由来する構成成分を含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。 The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of claims 1 to 10, wherein the block chain having a CLogP value of 1 or less comprises a component derived from (meth)acrylic acid or a (meth)acrylic acid ester compound. thing. CLogP値が1以下である前記ブロック鎖が下記官能基群Gから選択される官能基を有する、請求項1~11のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。
<官能基群G>
ヒドロキシ基、メルカプト基、カルボキシ基、リン酸基、アミノ基、シアノ基、イソシアネート基、アミド基、ウレア基、ウレタン基、イミド基、イソシアヌレート基
The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of claims 1 to 11, wherein the block chain having a CLogP value of 1 or less has a functional group selected from the following functional group group G.
<Functional group group G>
Hydroxy group, mercapto group, carboxy group, phosphate group, amino group, cyano group, isocyanate group, amide group, urea group, urethane group, imide group, isocyanurate group
活物質を含有する、請求項1~12のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。 The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of claims 1 to 12, which contains an active material. 導電助剤を含有する、請求項1~13のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。 The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of claims 1 to 13, which contains a conductive aid. 前記無機固体電解質が硫化物系無機固体電解質である、請求項1~14のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物。 The inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of claims 1 to 14, wherein the inorganic solid electrolyte is a sulfide-based inorganic solid electrolyte. 請求項1~15のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物で構成した層を有する全固体二次電池用シート。 A sheet for an all-solid secondary battery having a layer composed of the inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of claims 1 to 15. 正極活物質層と固体電解質層と負極活物質層とをこの順で具備する全固体二次電池であって、
前記正極活物質層、前記固体電解質層及び前記負極活物質層の少なくとも1つの層が、請求項1~15のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物で構成した層である、全固体二次電池。
An all-solid secondary battery comprising a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer and a negative electrode active material layer in this order,
At least one layer of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer and the negative electrode active material layer is a layer composed of the inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of claims 1 to 15. Solid secondary battery.
請求項1~15のいずれか1項に記載の無機固体電解質含有組成物を製膜する、全固体二次電池用シートの製造方法。 A method for producing a sheet for an all-solid secondary battery, comprising forming a film from the inorganic solid electrolyte-containing composition according to any one of claims 1 to 15. 請求項18に記載の製造方法を経て全固体二次電池を製造する、全固体二次電池の製造方法。 A method for manufacturing an all-solid secondary battery, comprising manufacturing an all-solid secondary battery through the manufacturing method according to claim 18 .
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